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Edelstahlschrauben

Ein beliebtes Zankgespräch unter Gespannfahrern ist das Thema „Edelstahlschrauben“. Im Nachfolgenden geht es uns um technische und optische Unterschiede.

Mit viel Aufwand wird versucht, den metallenen Verbindungselementen das Rosten abzugewöhnen: Da wird brüniert, phosphatiert, verzinkt, verchromt, verzinnt, versilbert, verkupfert, vernickelt oder gar vergoldet. Oder lackiert.

Blöd, dass einige Veredelungsverfahren bei der Herstellung krebserregend sind. Das ist der Grund, warum es aktuell keine chromatierten Schrauben mehr gibt, wie der eine oder andere sie noch aus den 70er und 80er Jahren kennt.

Wie auch immer beschichtet wurde oder wird: Am Ende muss ernüchternd festgestellt werden, dass die Dinger irgendwann eben doch rosten. Das liegt daran, dass abrutschendes Werkzeug oder Gabelschlüssel, bei denen sehr viel Kraft auf sehr kleiner Fläche wirkt, die mühsam aufgebrachte Oberflächenbeschichtung des Schraubenkopfs beschädigt.

Zudem nagen am aufgebrachten Oberflächenschutz aggressive Flüssigkeiten wie winterliche Streusalzsuppe, Bemsflüssigkeit oder scharfe Reinigungsmittel wie etwa Felgenreiniger. Vor allem, wenn es diese Flüssigkeiten schaffen, sich in Spalten oder in anhaftendem Schmodder einzunisten, entfalten sie nach längerer Einwirkung ihre kompostierende Wirkung.

Ein Werkstofftechniker ist darüber nicht entsetzt. Zwar lassen sich verrottete Schrauben irgendwann kaum oder nicht mehr lösen, aber die Festigkeit der Schraubverbindung bleibt auch bei heftiger Korrosion über einen langen Zeitraum erhalten. Bestenfalls bei Oldtimern, die jahrzehntelang draußen standen, wird von abgerosteten Schrauben berichtet.

Doch Rost sieht liederlich aus und gilt als Makel. Der Besitzer eines Gespanns mit vielen rostigen Schrauben ist ein Mensch, der sein Motorrad nicht wirklich liebt – so habe ich es schon gehört. Lässt man also den persönlichen Imageschaden außen vor, müsste man aus rein technischer Sicht nichts ändern. Doch magisch bleibt das Auge an bräunlichen Schraubenköpfen hängen. Die Rettung kann durch die Verwendung von Edelstahlschrauben erreicht werden. Allerdings sollte dabei einiges beachtet werden:

 • Edelstahlschrauben spielen preislich in einer anderen Liga. So sind für eine Wald- und Wiesen-Schraube in Edelstahl eben mal 5 Euro fällig. Dafür kann man auch zehn verzinkte Schrauben bekommen.

 • Edelstahlschrauben gibt es in verschiedenen Korrosionsfestigkeits-Klassen wie beispielsweise A2 oder A4. Wenn man sein Fahrzeug nicht täglich an der Küste parkt, genügen die A2-Versionen.

• Weitere wichtige, weil sicherheitsrelevante Kriterien stellen die Festigkeiten von Edelstahlschrauben dar. Die Metaller unter uns erinnern sich an Berufsschule oder Studium: Die Streckgrenze gibt die Belastung an, ab der das Material zu fließen beginnt, sich also bleibend verformt. Die Zugfestigkeit ist die maximale Belastung, die das Material aushält. In den folgenden Tabellen sind einige Schraubenarten gegenübergestellt. Sowohl bei der Stahlschraube 4.6 als auch bei der Edelstahlschraube A2-50 differieren Streckgrenze und Zugfestigkeit sehr stark. Das Material beginnt also sehr früh zu fließen, kann aber dann noch deutlich stärker angezogen werden.

Der Schrauber empfindet das als „weiche“ Schraube. Man kann nicht so recht fühlen, wann die Schraube angezogen ist. Solche lumpigen Baumarktschrauben haben in Fahrzeugen, egal ob Zwei,- Drei- oder Vierrad, nichts zu suchen.

Auch die gängige A2-70-Edelstahlschraube hat im Ansatz noch ein solches Verhalten. Erst die A2-80-Edelstahlschraube erreicht in etwa die Werte gängiger 8.8-Stahlschrauben. Hochfeste Schraubenverbindungen (10.9 und höher) lassen sich mit auf dem Markt befindlichen Edelstahlschrauben nicht darstellen.

• Die Dauerfestigkeit von Edelstahlschrauben, also die Fähigkeit, pulsierenden oder wechselnden Kräften zu widerstehen, scheint gegenüber normalen Schrauben geringer zu sein. So hat man sogar schon von Schraubenbrüchen bei Fahrzeugteilen mit extremen Vibrationsbelastungen gehört, etwa auf afrikanischen Waschbrettpisten.

Der kritische Leser dieses Beitrags denkt sich an dieser Stelle: Es ist enttäuschend, in einem Fachartikel Aussagen lesen zu müssen, die auf Hörensagen basieren. Warum keine belastbare Fakten?

Was sagen denn diesbezügliche Datenblätter der Schraubenhersteller hierzu?

Die Antwort lautet: Fast nichts. Das lässt zwei Schlüsse zu. Entweder es liegen tatsächlich noch keine Versuchsreihen hierüber vor oder die Kenndaten bezüglich Dauerfestigkeit sind so ernüchternd, dass Hersteller diese ungern veröffentlichen. Soviel zum Thema Belastbarkeit. Weitere Besonderheiten sind:

• Edelstahl ist ein denkbar schlechter Gleiter. Das führt dazu, dass sich die Schrauben spürbar schwerer anziehen lassen – was in den meisten Fällen keine Rolle spielt. Unschön wird es aber, wenn das Werkstatthandbuch ein bestimmtes Anzugsmoment der Schraube vorschreibt: Der dort genannte Wert gilt nur für die Verwendung von Stahlschrauben.

• Weiter spricht das Lehrbuch: Haben Edelstahlschrauben am Motorrad Aluminiumkontakt, kommt es zur Zersetzung des unedleren Metalls (also des Aluminiums). Für diese Anwendungsfälle wird oft die Verwendung von Kupfer- oder Silberpasten empfohlen, die das galvanische Element in dessen Reaktion behindern. Die Praxis zeigt jedoch, dass dieses Problem eher selten auftritt.

Wer tiefer in die Materie einsteigen und sich mit austenitischen Stählen, Streckgrenzlasten oder Spannungsrisskorrosion herumschlagen will, der sei auf die gängigen Normen verwiesen. Die DIN EN ISO 3506 handelt speziell von Edelstahlschrauben. Eine gute Zusammenstellung gibt es auch auf der Internetseite des Montageprofis Würth unter „rost- und säurebeständige Verbindungselemente“.

Auch beim Bezug solcher Schrauben ist man natürlich bei einem so renommierten Unternehmen gut aufgehoben, auch wenn es nicht ganz billig ist. Jedoch kann man auch bei diversen kleineren Schraubenhändlern fündig werden. Besonders auf Teilemärkten finden sich häufig Anbieter mit einem schier unerschöpflichen Angebot von Edelstahlschrauben verschiedenster Größen und Arten. Dort kann man sich im Prinzip bedenkenlos versorgen, wenn man einfach die folgenden Dinge beachtet:

• Keine Edelstahlschrauben ohne Kopfbeschriftungen verwenden! Bei fehlender Bezeichnung besteht der Verdacht, dass irgendwelches weiches Material verwendet wurde. Genau so denken auch Kfz-Prüfer – was dann vielleicht zu Problemen bei der nächsten HU führen kann.

• Nur Edelstahlschrauben mit mindestens Festigkeitsklasse 70, besser 80 verwenden.

• Vorsicht bei Edelstahlschrauben an stark vibrationsbelasteten Elementen.

• Niemals 10.9-Schraubenverbindungen (oder noch höhere) durch Edelstahlschrauben ersetzen!

Reiner Nikulski / Ralph Schelle

Wahlweise?

„Ich hätte gern ein preisgünstiges Gespann, bei dem man den Beiwagen schnell demontieren kann, damit ich wieder Solo fahren kann. Welche Motorräder sind dafür geeignet?“

Die wichtigste Voraussetzung für einen kostengünstigen Aufbau mit wahlweisem Eintrag ist ein Doppelschleifen-Stahlrohrrahmen des Motorrades. Obwohl es Ausnahmen gibt, können an Stahlrohrrahmen am einfachsten die Anschlüsse für die Beiwagenstreben montiert werden. Ein aufwendiger Hilfsrahmen ist dann nicht nötig.

In der Vergangenheit wurden dafür die großen Moto Guzzis mit Rahmenunterzug, BMW-Motorräder mit Stahlrahmen, viele ältere Motorradmodelle und fast alle japanischen Chopper mit geschlossenem Rahmen verwendet.

Teurer sind Umbauten von Motorrädern mit unten offenem Rahmen, da ein spezieller Hilfsrahmen erforderlich ist. So hat zum Beispiel die Firma Stern einen Umbausatz für die BMW R 1150 GS entwickelt. Der Hilfsrahmen bleibt dann bei Solobetrieb am Motorrad.

Zu allen Wahlweise-Gespannen gehören auch die Schwenker. Die Firmen Armec, Kalich und Sauer bieten entsprechende Umbauten an. Da Motorräder im Schwenkerbetrieb nicht den Querkräften eines Gespannes ausgesetzt sind, ist dieser Umbau relativ simpel.

Die Demontage eines Schwenkers ist einfach: Man löst die Schrauben der beiden Lager und trennt Elektrik und Bremsleitung. Für Bremsleitungen bietet zum Beispiel die Firma Armec eine Steckverbindung an, bei der die Leitung nach der Montage nicht erneut entlüftet werden muss.

Die ganze Schwenker-Überlegung erübrigt sich jedoch, wenn Sie einen Beiwagen wünschen mit mehr als 55 Zentimetern Sitzbreite.

Für die wiederholte Montage eines starren Beiwagens empfielt sich ein kleiner Rollwagen. Die Höhe des Wagens sollte so eingestellt sein, dass die Streben des Beiwagens auf der gleichen Höhe wie die maschinenseitigen Flachbolzen liegen. Die beiden oberen Anschlußstreben können in den meisten Fällen nur im gelösten Zustand spannungsfrei montiert werden.

Die Arbeit würden Kugelanschlüsse für die beiden unteren Anschlüsse erleichtern. Dieses System wird aber heute kaum noch verwendet. Bei starren Gespannen nutzen sich die Reifen geradflächig ab und sind für den sicheren Solobetrieb nicht mehr zu gebrauchen.

Bei häufigem Wechsel von Solo auf Gespann macht es Sinn, Ersatzräder vorrätig zu haben. Die Federung des Solomotorrades muss natürlich auf das zusätzliche Gewicht des Beiwagens eingestellt werden. Das hintere Federbein bietet meist noch die Möglichkeit, die Federvorspannung zu erhöhen.

Bei Telegabeln werden die Federn mit Vorspannhülsen auf hart gestellt. Bleibt noch die Frage der Übersetzung. Die heutigen Motorräder haben ausreichend Leistung, so dass eine Änderung der Übersetzung nicht zwingend notwendig ist. Im Einzelfall kann die Übersetzung beim Kettenantrieb über ein anderes Kettenrad, bei BMW-Motorrädern durch Montage eines Antriebs mit kürzerer Übersetzung angeglichen werden.

Die Vorteile des wahlweisen Betriebs bringen bei starren Gespannen auch zwei Nachteile mit sich. Durch die beibehaltene Fahrwerksgeometrie der Solomaschine ist die Lenkung schwergängiger. Eine Ausnahme bildet die BMW R 1200 C. Hier hat bereits die Solomaschine einen Nachlauf von nur 86 Millimetern. Lenktechnisch gesehen die beste Empfehlung.

Der Verschleiß der Soloreifen ist überproportional. Je nach Reifenmarke und Fahrweise müssen Sie alle 2500 bis 5000 Kilometer einen neuen Hinterradreifen kalkulieren.

Tipps

  • Rollwagen für den Beiwagen empfehlenswert
  • Zwei Radsätze für Solo- und Gespannbetrieb empfehlenswert
  • Federung der Maschine an das Beiwagengewicht angleichen
  • Kugelanschlüsse für die beiden unteren Anschlüsse empfehlenswert.

Schraubenlehre

von Matthias Mente

Jeder hat sie schon in der Hand gehabt. Viele haben schon über die kryptischen Bezeichnungen gerätselt: Die Schraube das unbekannte „Wesen“.
Welche Schraubentypen gibt es?

Welches Material, welche Festigkeit sollte beim Motorradgespann verwendet werden? Im Gegensatz zu Schweiß-, oder Nietverbindungen sind Schraubverbindungen lösbar. Schrauben sollen die zu verbindenden Teile mit so großen Kräften zusammenspannen, daß die Teile ohne sich zu verschieben bei allen Beanspruchungen ausreichend stark aufeinander gedrückt werden.

Das klingt zunächst nach Binsenweisheit, hat aber durchaus große Bedeutung: Schraubverbindungen sind auf Zugbeanspruchung und nicht auf Scherung ausgelegt. Hohe (Zug-)Spannung in der Schraube ist die beste Sicherung gegen Lockerung. Ist die Schraube bereits gelockert, wird sie auf (unzulässige) Scherung beansprucht. Das kann böse enden!

Allgemein sind ISO-metrische Schrauben üblich. Das heißt die Gewindeabmessungen sind nach DIN 13 genormt. Sind nun alle ISO-metrischen Schrauben beliebig untereinander austauschbar? Prinzipiell ja, es ist aber noch das Material und die Festigkeit zu beachten. Die Bezeichnung der Schrauben setzt sich zusammen aus:

1. Schraubennamen
2. Gewindebezeichnung, ggf. Feingewinde
3. Länge in mm
4. Norm
5. Festigkeitsklasse
6. ggf. Material und sieht dann beispielsweise so aus:
Sechskantschraube M12 x 1,5 x 80 DIN 960

Die Erklärungen der Reihe nach:

Schraubennamen

Im Gespannbau werden immernoch häufig Sechskant-, oder Zylinderschrauben verwendet. Bei den Zylinderschrauben wird noch zwischen Innensechskant und Schlitz unterschieden. Für einzelne besondere Einsatzfälle bei denen eine geringe Bauhöhe erforderlich ist, sind Flach-, oder Senkkopfschrauben vorgesehen.

Gewindebezeichnung

M steht für metrisches Gewinde. Die wichtigsten Gewindeabmessungen sind definiert durch den Nenndurchmesser in mm, sowie der Gewindesteigung in mm je Umdrehung.

Im obigen Beispiel liegt also ein metrisches Gewinde vor mit Nenndurchmesser 12 mm und einer Steigung von 1,5 mm (Feingewinde). Die Steigung wird normalerweise nur für Feingewinde angegeben. Das normale M12 Gewinde hat eine Steigung von 1,75 mm.
Feingewinde bieten durch die höhere Anzahl der Gewindegänge keine größere Zugfestigkeit, bestenfalls durch den geringfügig größeren Spannungsquerschnitt, jedoch nur marginal. Lediglich das Verhältnis Drehmoment / Klemmkraft wird per Feingewinde zugunsten der Klemmkraft optimiert.

Schraubenlänge

Die Schraubenlänge / Nennlänge bezieht sich auf die Schaftlänge, das Gewinde kann als Teilgewinde kürzer sein.

Schraubennorm

In der Norm sind Form und Ausführung des Schraubenkopfes und alle Abmessungen festgelegt.

Festigkeitsklasse

Diese Angaben finden wir auf dem Schraubenkopf eingeprägt. Im Fahrzeugbau werden nur Schrauben der Festigkeitsklasse 8.8 oder höher (10.9, oder 12.9) eingesetzt. Die erste Zahl multipliziert mit 100 ergibt dabei die Mindestzugfestigkeit ?B in N/mm2.

Die Bezeichnung 8.8 bedeutet also, dass die Schraube mit einer Zugspannung von mindestens 800 N/mm2 belastet werden kann, bis sie bricht. Eine Schraube mit M12 Gewinde hat eine Querschnittsfläche von 74,3 mm2. Multipliziert man die Querschnittsfläche mit der angegebenen Zugspannung ergibt sich daraus in diesem Fall eine maximale Zugbelastung von 59440 N.

Diese Zahl stellt jedoch einen eher theoretischen Wert dar. Wäre die Belastung im Betrieb tatsächlich so hoch, würde die Schraube überdehnt und unbrauchbar. Daher wird als zweite Größe noch die Streckgrenze ?S angegeben.

Als Streckgrenze wird die Belastungsspannung angegeben, die maximal zu einer bleibenden Dehnung von 0,2% führt. Die zweite Zahl hinter dem Punkt gibt dann das 10fache des Verhältnisses Streckgrenze zu Mindestzugfestigkeit an. Wie so oft gilt auch hier: Je größer, desto besser.

Material

Standardmaterial für 8.8 und 10.9 Schrauben ist Stahl mit niedrigem oder mittlerem Kohlenstoffgehalt und Zusätzen (DIN 898 Teil 1). Für 12.9 Schrauben wird legierter Stahl verwendet.

Die Oberflächen können durch verschiedene Veredelungsverfahren, wie beispielsweise brünieren oder verzinken, bis zu einem gewissen Grad vor Korsossion geschützt werden. Dass dieser Schutz oft nicht von Dauer ist, wissen wir nur allzu gut. Galvanisch ZinkNickel, Zinklamelle oder im Motor Phosphatiert geölt sind bei Gespannen Stand der Technik.

Aluminium

Innensechskantschraube DIN 912Aluminium-Schrauben werden grundsätzlich eloxiert. Diese Eloxierung schützt zusätzlich gegen Korrosion und wird in verschiedenen Farben angeboten. Der Gewichtsvorteil von etwa 60% gegenüber Stahlschrauben ist nur mit Vorsicht zu genießen:

Die Streckgrenze liegt je nach Legierung um 25…50% unter der von Stahlschrauben. Damit bleibt der Einsatzbereich auf Motordeckelschrauben oder ähnlich gering beanspruchte Stellen beschränkt. Im Schrauber-Alltag überwiegen die Nachteile:

Schraubenköpfe werden leichter rund gedreht, die Bruchgefahr ist grösser, und das Gewinde muss mit Grafit eingestzt werden, da es sonst frißt. Interessant sind Aluschrauben eigentlich nur für Leute, die es gern farbig lieben.

Titan

Schskantschraube DIN 960Absolute Beständigkeit gegen Witterungseinflüsse, 40% Gewichtsvorteil, Zugfestigkeiten bis zu 1250 N/mm2 und eine Streckgrenze von 800 N/mm2 würden Titan zum idealen Schraubenwerkstoff machen.

Mit etwa 6 Euro für eine M6 x 30 Innensechskantschraube ist Titan allerdings extrem teuer. Für die Einsparung eines Kilogramms müßten einige tausend Euro investiert werden.

Edelstahlschrauben

Zylinderschraube mir Schlitz DIN 84Edelstähle weisen geringere Verunreinigungen durch Phosphor, Schwefel und nichtmetrische Einschlüsse auf. Schrauben und Muttern aus nichtrostenden Stählen werden durch Buchstaben und Zahlen gekennzeichnet.

Beispiel: A2-70. A steht dabei für austenitische Stähle. Es gibt noch die Bezeichnungen C für martensitische-, und F für ferritische Stähle. Damit werden verschiedene Stahlgefüge bezeichnet.

A2 ist eines der meist gebräuchlichsten Werkstoffe aus denen nichtrostende Schrauben und Zubehörteile gefertigt werden. A4 ist bezüglich Korrosionsbeständigkeit ein höherwertiger Werkstoff als A2. Man spricht häufig auch von den Marken-Bezeichnungen „NIRO“, „NIROSTA“, „INOX“, und von der Materialbezeichnung „Chrom-Nickel-Stahl“ wenn man Edelstahl im allgemeinen meint.

Die nachfolgenden Zusatzzahlen kennzeichnen die mechanischen Eigenschaften. Besonders beachtenswert sind hier wieder die Festigkeitsklassen. Abweichend von DIN 898 Teil 1 werden Schrauben aus nichtrostenden Stählen in den Festigkeitsklassen 50, 70 und 80 gefertigt. Die Angabe A4-70 auf dem Schraubenkopf bedeutet dann eine Zugfestigkeit von 700 N/mm2.

Edelstahlschrauben dehnen sich allerdings stärker als Schrauben aus Standard-Stahl. Mit einer Streckgrenze von 450 N/mm2 liegen diese Schrauben noch unterhalb einer handelsüblichen 8.8 Schraube (Tabelle 1). Dies muss bei der Verwendung berücksichtigt werden. Hochbelastete Teile wie Bremswiderlager sollten nicht durch Edelstahlschrauben gehalten werden.

Wer tiefer in das Thema einsteigen möchte, empfehlen wir die Seite http://www.schrauben-lexikon.de/td3-werkstoffe-stahl.asp