Die Zugfestigkeit von Gewindestangen und Gewindebolzen nach DIN

Die Nenn – Zugfestigkeit von Gewindestangen und Gewindebolzen nach DIN 975 / DIN 976-1

Die Zugfestigkeit von Gewindestangen ist die bestimmende Kraft pro Fläche die eine Gewindestange, Gewindebolzen, Gewindestab oder Gewindestück als maximale Belastung in Bezug auf ihren Querschnitt aufnehmen kann. Diese wird in der Festigkeitslehre als die zulässige Spannung ( Zugfestigkeit ) genau so wie bei Schrauben und Muttern bezeichnet.

Sie wird in N/mm² angegeben und kann per Zugversuch berechnet oder mit der unteren Berechnungstabelle ermittelt werden.
Für die Unterscheidung der Zugfestigkeit von Gewindestangen werden metrische Gewindestangen und Gewindestäbe aus Kohlenstoffstahl nach ihrer Werkstoffeigenschaft genau wie Stahlschrauben in Festigkeitsklassen ( Güte ) eingeteilt.

Zur Unterscheidung der Festigkeitsklassen werden diese auf einer Stirnseiten farblich gekennzeichnet lesen Sie hierzu bitte unseren Beitrag zur Kennzeichnung von Gewindestangen.
Die Festigkeitsklassen Kennzeichnung bei einer metrischen Gewindestange besteht aus zwei Zahlen die durch einen Punkt getrennt sind.

Die linke Zahl ( 4, 5, 8, 10 oder 12 ) entspricht 1/100 der Nenn Zugfestigkeit in N/mm², die rechte Zahl ( 6, 8 oder 9 ) gibt das zehnfache des Verhältnisses der unteren Streckgrenze zur Nenn Zugfestigkeit an.

Zollige Gewinde, Trapezgewindestangen und Gewindestangen aus Edelstahl haben andere Berechnungswerte für die Biegefestigkeit.
Diese haben wir in dem Beitrag im Schrauben Lexikon über die Zugfestigkeit von Edelstahl Gewindestangen veröffentlicht.
Die Streckgrenze bsw. Dehnung ist die maximale Belastung die bei Berechnung einer Konstruktion Statik Einfluß finden sollte!

Festigkeit / Festigkeitsklasse 4.6

Zugfestigkeit von 400 N/mm² ( erste Zahl x 100 multipliziert = 4×100 = 400 N/mm² )
Streckgrenze bzw. Dehngrenze von 240 N/mm² ( erste Zahl x zweite Zahl multipliziert, x 10 mulipliziert = 4×6 = 24×10 = 240 N/mm² )

Festigkeit / Festigkeitsklasse 4.8

Zugfestigkeit von 400 N/mm² ( erste Zahl x 100 multipliziert = 4×100 = 400 N/mm² )
Streckgrenze bzw. Dehngrenze von 320 N/mm² ( erste Zahl x zweite Zahl multipliziert, x 10 mulipliziert = 4×8 = 32×10 = 320 N/mm² )

Festigkeit / Festigkeitsklasse 5.6

Zugfestigkeit von 500 N/mm² ( erste Zahl x 100 multipliziert = 5×100 = 500 N/mm² )
Streckgrenze bzw. Dehngrenze von 300 N/mm² ( erste Zahl x zweite Zahl multipliziert, x 10 mulipliziert = 5×6 = 30×10 = 300 N/mm² )

Festigkeit / Festigkeitsklasse 5.8

Zugfestigkeit von 500 N/mm² ( erste Zahl x 100 multipliziert = 5×100 = 500 N/mm² )
Streckgrenze bzw. Dehngrenze von 400 N/mm² ( erste Zahl x zweite Zahl multipliziert, x 10 mulipliziert = 5×8 = 40×10 = 400 N/mm² )

Festigkeit / Festigkeitsklasse 6.6

Zugfestigkeit von 600 N/mm² ( erste Zahl x 100 multipliziert = 6×100 = 600 N/mm² )
Streckgrenze bzw. Dehngrenze von 360 N/mm² ( erste Zahl x zweite Zahl multipliziert, x 10 mulipliziert = 6×6 = 36×10 = 360 N/mm² )

Festigkeit / Festigkeitsklasse 8.8

Zugfestigkeit von 800 N/mm² ( erste Zahl x 100 multipliziert = 8×100 = 800 N/mm² )
Streckgrenze bzw. Dehngrenze von 640 N/mm² ( erste Zahl x zweite Zahl multipliziert, x 10 mulipliziert = 8×8 = 64×10 = 640 N/mm² )

Festigkeit / Festigkeitsklasse 10.9

Zugfestigkeit von 1000 N/mm² ( erste Zahl x 100 multipliziert = 10×100 = 1000 N/mm² )
Streckgrenze bzw. Dehngrenze von 900 N/mm² ( erste Zahl x zweite Zahl multipliziert, x 10 mulipliziert = 10×9 = 90×10 = 900 N/mm² )

Festigkeit / Festigkeitsklasse 12.9

Zugfestigkeit von 1200 N/mm² ( erste Zahl x 100 multipliziert = 12×100 = 1200 N/mm² )
Streckgrenze bzw. Dehngrenze von 1080 N/mm² ( erste Zahl x zweite Zahl multipliziert, x 10 mulipliziert = 12×9 = 108×10 = 1080 N/mm² )

Der Kerndurchmesser der Gewindestange ist die Berechnungsgrundlage der Zugfestigkeit in der Festigkeitslehre

Der Kerndurchmesser einer Gewindestange ist immer kleiner als die Gewinde Nenn Größe einer Gewindestange genau wie bei einer Schraube.

Ein Gewindestab in M10 hat einen maximalen Außendurchmesser von 9,968 mm der maximale Kerndurchmesser beträgt aber nur 8,128 mm bei ISO Regelgewinde und dem bei Gewindestangen üblichen Gewinde Toleranzfeld 6g.

Es wird immer nur die Fläche ( Querschnitt ) des Gewindekerndurchmesser auch Spannungsquerschnitt genannt  in Bezug zur Werkstoffeigenschaft zur Berechnung der Zugfestigkeit von Gewindestangen herangezogen.

Umrechnungstabelle zur Festigkeitsberechnung und Belastung bei einem Gewindestab

Gewinde-Nenngröße d ∅
Gewinde-KerndurchmesserFläche in mm² als Spannungsquerschnitt
M21,509 mm2,07 mm2
M2,51,948 mm3,39 mm2
M32,387 mm5,03 mm²
M3,52,765 mm6,78 mm2
M43,141 mm8,78 mm²
M53,995 mm14,20 mm²
M64,747 mm20,10 mm²
M75,747 mm28,90 mm²
M86,438 mm36,60 mm²
M108,128 mm58,00 mm²
M129,819 mm84,30 mm²
M1411,508 mm115,0 mm²
M1613,508 mm157,0 mm²
M1814,891 mm193,0 mm²
M2016,891 mm245,0 mm²
M2218,891 mm303,0 mm²
M2420,271 mm353,0 mm²
M2723,271 mm459,0 mm²
M3025,653 mm561,0 mm²
M3328,653 mm694,0 mm²
M3631,033 mm817,0 mm²
M3934,033 mm976,0 mm²
M4236,416 mm1117 mm²
M4539,416 mm1302 mm²
M4841,866 mm1468 mm2
M5245,866 mm1758 mm2
M5649,252 mm2030 mm2
M6053,252 mm2362 mm2

Beispielberechnung für die Zugfestigkeit von Gewindestangen

Ein Gewindebolzen M20 der Festigkeitsklasse 8.8 hat einen Gewindekerndurchmesser von 16,891 mm, daraus ergibt sich ein Spannungsquerschnitt von 245 mm².

Der Querschnitt ( 245 mm² ) wird nun mit der Zugfestigkeit bei 8.8 ( 800 N / mm² ) multipliziert ( 245×800=196000 ) daraus ergibt sich eine Zugfestigkeit von 196000 N für diesen Gewindebolzen in M20.

Die Streckgrenze ( 640 N/mm ) wird nun mit dem Querschnitt ( 245 mm² ) multipliziert ( 640×245=156800 ) hieraus ergibt sich eine Streck- bsw. Dehngrenze von 156800 N für diesen Gewindebolzen in M20.

In den Artikel und Beiträge in unserem Schrauben Lexikon und auf den Internetseiten von Wikipedia finden Sie weitere Technische Publikationen über die Zugfestigkeit von Gewindestangen, eine Härtevergleichstabelle, und den Festigkeitsklassen von Befestigungsmitteln wie Schrauben, Muttern und Gewindebolzen sowie die entsprechenden Technische Formel der Berechnung, Umrechnungstabellen für Biegefestigkeit und weitere Praxisanwendungen.

Weitere Beiträge und Rezensionen zum Thema finden und bewehren sich im Schrauben Lexikon, dem Lexika für alle DIN Muttern und Schrauben