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) genauso 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.
Zöllige 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 bzw. 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 multipliziert = 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 multipliziert = 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 multipliziert = 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 multipliziert = 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 multipliziert = 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 multipliziert = 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 multipliziert = 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 multipliziert = 12×9 = 108×10 = 1080 N/mm²)
Der Kerndurchmesser der Gewindestange ist die Berechnungsgrundlage der Zugfestigkeit von Gewindestangen in der Festigkeitslehre
Der Kerndurchmesser einer Gewindestange aus Stahl 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 Gewindekerndurchmessers auch Spannungsquerschnitt genannt in Bezug zur Werkstoffeigenschaft zur Berechnung der Zugfestigkeit von Gewindestangen herangezogen.
Die sich aus dieser Berechnung ergebenden Kräfte für die Montagevorspannkraft und die zugehörigen Anzugdrehmomente können Sie in unserem Artikel Drehmomente und Anziehmomente für Gewindestangen DIN 975 aus Stahl im Schrauben Lexikon nachlesen.
Umrechnungstabelle zur Festigkeitsberechnung und Belastung bei einem Gewindestab
| Gewinde-Nenngröße d ∅ |
Gewindekerndurchmesser | 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 jetzt mit dem Querschnitt (245 mm²) multipliziert (640×245=156800) hieraus ergibt sich eine Streck- bzw. Dehngrenze von 156800 N für diesen Gewindebolzen in M20.
In den Artikel und Beiträge hier in unserem Schrauben Lexikon von Schraube & Mutter aus 49429 Visbek sowie zzgl. auf den Internetseiten von Wikipedia finden Sie weitere technische Publikationen über die Zugfestigkeit von Gewindestangen aus Stahl, 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.