Schraube oder Bolzen: Worin liegen die Unterschiede und wie erfolgt die Auswahl?

Schrauben und Bolzen sind verwandte gewindetragende Verbindungselemente, jedoch nicht immer dasselbe. Ein Bolzen ist in der Regel dafür ausgelegt, durch Durchgangsbohrungen geführt und mit einer Mutter angezogen zu werden. Eine Schraube ist in der Regel dafür ausgelegt, in ein Gewindeloch einzudrehen oder ein Gegen­gewinde zu formen und über ihren Kopf angezogen zu werden. Einige Schrauben können auch mit Muttern verwendet werden.

Der wesentliche Unterschied zwischen Schrauben und Bolzen liegt in ihrer Konstruktion und der vorgesehenen Montageart, nicht in Größe oder äußerem Erscheinungsbild. Ein Sechskantkopf und ein vollgewindiger Schaft sind für die Einstufung allein nicht ausschlaggebend. Für die Beschaffung sind die Maßnorm des Bauteils und die Zeichnung der Verbindung maßgeblich.

Bolzen und Schraube im Überblick

Worin liegt der Unterschied zwischen Bolzen und Schraube?

Die Terminologie in ASME B18.2.1 berücksichtigt konstruktive Merkmale und den vorgesehenen Einsatzbereich. Das Anziehen mit einer Mutter ist zwar ein praktischer Hinweis, jedoch kein allgemeingültiges Einteilungskriterium. Eine Zylinderschraube mit Innensechskant kann mit einer Mutter verwendet werden, ohne dass sich ihre Normbezeichnung automatisch in „Bolzen“ ändert.

Betrachten Sie zwei Baugruppen: Der Vierkantansatz einer Schlossschraube verhindert das Mitdrehen beim Anziehen der Mutter. Eine Zylinderschraube mit Innensechskant in einem gebohrten und Gewinde geschnittenen Gehäuse wird über den Kopf angezogen. Beide Ausführungen können Bauteile verspannen, erfordern jedoch unterschiedliche Gegenkonturen und Werkzeugzugänglichkeit.

Drei praxisrelevante Unterschiede

1. Werkzeugzugang und Montage

Eine herkömmliche Bolzen-Mutter-Verbindung erfordert den Zugang zur Mutter, während der Kopf gegen Verdrehen gehalten oder formschlüssig gesichert werden muss. Eine Schraube in einem Gewindeloch benötigt hingegen den Zugang zum Kopf. Dadurch eignet sich diese Verbindung besonders für geschlossene Gehäuse und Sacklöcher, sofern die Innengewinde über eine ausreichende Eingriffslänge verfügen.

2. Gewindelage und Scherbelastung

Bei einer Verbindung, die Lasten über die Schraube in Scherung überträgt, kann ein passend ausgelegter unverzahnter Schaft im Scherbereich günstiger sein als ein Gewinde an dieser Stelle. Sowohl Bolzen als auch Zylinderschrauben können einen gewindefreien Schaftabschnitt aufweisen. Geben Sie daher Klemmlänge und Gewindelänge vor, statt pauschal anzunehmen, dass „Bolzen“ stets teilweise gewindegekört bedeutet.

Zugspannungsquerschnitt und Scherfläche sind unterschiedliche Konstruktionsgrößen. Eine Berechnung auf Basis des Zugspannungsquerschnitts darf nicht als Schertragfähigkeit eines Gewindeabschnitts angesetzt werden. Maßgeblich für die Auslegung sind der Lastpfad der Verbindung, die Geometrie des Verbindungselements und das jeweils anzuwendende Berechnungsverfahren.

3. Gewindeeingriff und wiederholter Einsatz

Bei einer Verbindung mit Gewindebohrung müssen die Gewinde im Grundwerkstoff gegen das Überdrehen beziehungsweise Ausreißen ausgelegt sein. Weiche Werkstoffe oder eine zu geringe Eingriffslänge können die Verbindung begrenzen, bevor die Schraube ihre Nennzugfestigkeit erreicht. Auch wiederholte Montage- und Demontagevorgänge können diese Gewinde verschleißen oder beschädigen. Je nach konstruktiver Vorgabe kann daher ein geeignetes Gewindeeinsatzteil oder ein Bolzen mit passender Mutter zweckmäßig sein.

Ist ein Bolzen stärker als eine Schraube?

Nicht zwangsläufig. Eine nach hoher Festigkeit ausgelegte Schraube kann stärker sein als ein Bolzen geringerer Güte mit demselben Durchmesser. Vergleichen Sie daher Festigkeitsklasse bzw. Eigenschaftsklasse, Durchmesser, Gewinde, Prüfkraft und erforderliche Vorspannkraft. Die Bezeichnung „Bolzen“ oder „Schraube“ ist keine Festigkeitsangabe.

Gewindekennzeichnung und Festigkeitskennzeichnung beschreiben unterschiedliche Eigenschaften. Ein Gewinde M10 × 1,5 legt Nenndurchmesser und Steigung fest; über Festigkeit oder Anzugsmoment trifft es keine Aussage. Ebenso reicht eine Werkstoffbezeichnung wie 18-8 Edelstahl nicht aus, um eine sichere zulässige Betriebsbelastung zu berechnen.

Verbindungselemente, deren Bezeichnungen in die Irre führen können

Beispiel: Eine Schraube in einem dünnen Gewindeträger

Eine M10 × 1,5-Schraube, die durch eine 4 mm starke Platte eingeschraubt wird, erreicht vor Berücksichtigung von Ansenkungen oder unvollständigen Gewindegängen höchstens 4 mm axiale Eingriffslänge. Das entspricht etwa 2,7 Gewindegängen. Allein aus dieser Geometrie lässt sich nicht ableiten, ob die Verbindung sicher ist oder nicht; maßgebend sind die Belastung, das Plattenmaterial, die Festigkeit des Befestigungselements und die tatsächliche Gewindegeometrie.

Wenn das Innengewinde die erforderliche Last nicht aufnehmen kann, löst eine höhere Festigkeitsklasse der Schraube das Problem nicht. Mögliche Anpassungen sind ein dicker ausgeführtes Gewindeelement, ein geeigneter Gewindeeinsatz oder eine Durchsteckverbindung mit passender Mutter. Welche Lösung konstruktiv passt, bestimmen die verfügbaren Zugänge und die erforderliche Vorspannkraft.

Schraube oder Bolzen: So treffen Sie die richtige Auswahl

• Verwenden Sie eine Bolzen-Mutter-Verbindung, wenn die Baugruppe einen geeigneten Zugang bietet und die Mutter ein praxistaugliches, austauschbares Gegengewinde bereitstellt.

• Verwenden Sie eine Schraube in einem Gewindeloch, wenn der Zugang nur von einer Seite möglich ist und das Innengewinde über ausreichende Eingriffslänge und Festigkeit verfügt.

• Bei Scherbeanspruchung ist zu prüfen, wo das Gewinde in Bezug auf die Scherfuge liegt und ob die Verbindung die Last kraftschlüssig über Reibung oder formschlüssig über den Bolzen- bzw. Schraubenschaft überträgt.

• Für Holz sind ein Befestigungselement und ein Montageverfahren zu wählen, die für Holzverbindungen ausgelegt sind. Eine Maschinenschraube wird nicht allein dadurch zur Holzschraube, dass sie eine spitze Spitze besitzt.

• Für den Einsatz im Außenbereich oder in feuchter Umgebung sind Werkstoff und Beschichtung sowohl auf die Korrosionsbeanspruchung als auch auf die Festigkeit abzustimmen. Prüfen Sie bei hochfesten Stahl-Befestigungselementen außerdem die Maßnahmen zur Beschichtung und zur Vermeidung von Wasserstoffversprödung.

Wählen Sie passende Muttern und Unterlegscheiben aus, wenn die Baugruppe diese erfordert. Gewindegröße, Mutternfestigkeit und Abmessungen der Unterlegscheiben beeinflussen die Verbindung gleichermaßen.

Sehen Sie sich die Kategorie Schrauben und Bolzen von LILY für konkrete Bauteile an, oder nutzen Sie unseren Leitfaden zu Schrauben- und Bolzentypen zur Identifikation der Kopf- und Verbindungselementfamilie. Für ein zeichnungsspezifisches Bauteil siehe kundenspezifische Verbindungselemente.

FAQ

Sind Lag Bolts und Holzschrauben dasselbe?

In der üblichen Beschlag- und Verbindungstechnik werden beide Bezeichnungen im Wesentlichen gleich verwendet: Gemeint ist meist eine Holzschraube mit Sechskant- oder Vierkantkopf und grobem Holzgewinde. Trotz der Bezeichnung „Lag Bolt“ wird sie in der Regel ohne Mutter mit metrischem oder Regelgewinde in Holz eingeschraubt. Maßgeblich sind der angegebene Durchmesser, die Länge und die Montageanforderungen; die umgangssprachliche Bezeichnung ist keine Leistungs- oder Spezifikationsangabe.

Kann ich eine Sechskantschraube in ein Gewindeloch einsetzen?

Dies kann mechanisch geeignet sein, sofern Gewindesystem, Größe, Steigung, Passung, Eingriffslänge und Festigkeit mit der Auslegung übereinstimmen. Auch eine teilweise gewindete Schraube benötigt eine ausreichende Gewindelänge. Gibt die Zeichnung eine Zylinderschraube oder eine bestimmte Norm vor, ist vor einem Ersatz stets ein freigegebener äquivalenter Artikel zu bestätigen.

Worin besteht der Unterschied zwischen einer Schraube und einem Gewindebolzen?

Eine typische Schraube besitzt einen Kopf; ein Gewindebolzen nicht. Gewindebolzen können über die gesamte Länge oder nur an einem bzw. beiden Enden mit Gewinde versehen sein. Einige Bolzen werden in einem Gewindeteil verankert und nehmen am freien Ende eine Mutter auf. Siehe Gewindestangen und Gewindebolzen.

Kann ich eine Schraube der Güteklasse 5 durch eine Schraube der Festigkeitsklasse 8.8 ersetzen?

Gehen Sie nicht davon aus, dass beide ohne Weiteres austauschbar sind. SAE-Güten und ISO-Festigkeitsklassen gehören zu unterschiedlichen Spezifikationssystemen, und eine vergleichbare Festigkeit begründet noch keine Maß- oder Passgenauigkeit. Ein Zollgewinde und ein metrisches Gewinde dürfen nicht miteinander kombiniert werden. Jede Umstellung muss die zugehörigen Gewinde, die Lochgeometrie, die Mutter, die Vorspannung und die Freigabe der Konstruktion berücksichtigen.

Technische Referenz

Das NASA Fastener Design Manual liefert Hintergrundinformationen zu Gewindeeingriff, Werkstoffen, Beschichtungen und Belastung der Verbindung. Spezifizieren Sie das tatsächliche Bauteil anhand der jeweils geltenden maßlichen und mechanischen Normen.