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, Gewindestangen mit Feingewinde 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 sowie über die Zugfestigkeit von Gewindestangen mit Feingewinde 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-Kerndurchmesser Fläche in mm² als Spannungsquerschnitt
M2 1,509 mm 2,07 mm2
M2,5 1,948 mm 3,39 mm2
M3 2,387 mm 5,03 mm²
M3,5 2,765 mm 6,78 mm2
M4 3,141 mm 8,78 mm²
M5 3,995 mm 14,20 mm²
M6 4,747 mm 20,10 mm²
M7 5,747 mm 28,90 mm²
M8 6,438 mm 36,60 mm²
M10 8,128 mm 58,00 mm²
M12 9,819 mm 84,30 mm²
M14 11,508 mm 115,0 mm²
M16 13,508 mm 157,0 mm²
M18 14,891 mm 193,0 mm²
M20 16,891 mm 245,0 mm²
M22 18,891 mm 303,0 mm²
M24 20,271 mm 353,0 mm²
M27 23,271 mm 459,0 mm²
M30 25,653 mm 561,0 mm²
M33 28,653 mm 694,0 mm²
M36 31,033 mm 817,0 mm²
M39 34,033 mm 976,0 mm²
M42 36,416 mm 1117 mm²
M45 39,416 mm 1302 mm²
M48 41,866 mm 1468 mm2
M52 45,866 mm 1758 mm2
M56 49,252 mm 2030 mm2
M60 53,252 mm 2362 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