Umfassender Leitfaden zu Befestigungselementen für Industrieanwendungen

Heute gehen wir detailliert auf die verschiedenen Arten von Befestigungselementen ein, die in der Industrie verwendet werden. Befestigungselemente sind Vorrichtungen, die zur Herstellung fester Verbindungen in unterschiedlichen Anwendungen dienen. Die meisten ermöglichen lösbare Verbindungen, ohne die verbundenen Teile zu beschädigen; einige sind dauerhaft verbunden.

Arten von Befestigungselementen

Metallische Befestigungselemente lassen sich in zwei Kategorien unterteilen: permanente und lösbare Verbindungen. Permanente Verbindungen lassen sich nach dem Fügen nicht mehr lösen, ohne das Befestigungselement zu zerstören – es kann nicht wiederverwendet werden. Lösbare Befestigungselemente können bei Bedarf entfernt und wiederverwendet werden. Im Folgenden die verschiedenen Arten und ihre Funktionen.

Schrauben (Bolts)

Verschiedene Schraubentypen:

Flachrundschrauben (Carriage Bolts) – auch Kutschenschrauben genannt, mit gewölbtem oder versenktem Kopf. Ein quadratischer Abschnitt unter dem Kopf greift in das Material und verhindert Verdrehen beim Anziehen der Mutter.

Sechskantschrauben (Hex Head Bolts) – der häufigste Schraubentyp mit Sechskantkopf, angetrieben mit Schraubenschlüssel. Dazu gehören Sechskant-Gewindestifte, Sechskantschrauben, Trim-Head-Sechskantschrauben und Sechskant-Flanschschrauben mit Riffelung.

Maschinenschrauben (Machine Screws) – Schrauben oder Bolzen mit flachem Ende, in vielfältigen Antriebs- und Kopfformen. Sie werden oft in Gewindebohrungen eingesetzt, in Kombination mit Muttern und Unterlegscheiben. Auch als Ofenschrauben (Stove Bolts) bekannt.

Bundschrauben (Shoulder Bolts) – auch Abzieherbolzen oder Bundschrauben genannt. Es sind Maschinenschrauben mit einem Bund zwischen Gewinde und Kopf. Der nicht gewindete Teil ragt aus der Anwendungsfläche heraus und wirkt als Zapfen oder Welle für bewegliche Teile.

Innensechskantschrauben (Socket Cap Screws) – erhältlich als Bundkopf, Bundflanschkopf, Flachkopf und Zylinderkopf. Der Begriff „Innensechskantschraube“ bezeichnet typischerweise ein Gewindebefestigungselement, dessen Kopfdurchmesser mindestens das 1,5-fache des Schaftdurchmessers beträgt.

Gewindestifte (Socket Set „Grub“ Screws) – vollgewindete Befestigungselemente ohne Kopf. Sie werden mittels Innenantrieb (Inbusschlüssel) in das Material eingebracht.

Vierkantschrauben (Squarehead Bolts) – ähnlich Sechskantschrauben, aber mit 4-seitigem Kopf. Ermöglicht leichteres Greifen mit dem Schraubenschlüssel und größere Greiffläche als Standard-Sechskantkopf.

Schrauben (Screws)

Verschiedene Schraubentypen:

Terrassenschrauben (Deck Screws) – lassen sich leicht in Holz und Verbundwerkstoff-Terrassen installieren. Ihr Ausdreh-Effekt wird durch Bugelkopf und Vierkantantrieb eliminiert.

Sechskant-Holzschrauben (Hex Lag Screws) – auch Lag Bolts genannt. Ihr Kopf hat einen äußeren Sechskant, wird mit Schraubenschlüssel angetrieben; verwendet zum Verbinden von Holz für Rahmen, Maschinen auf Holzböden und andere Schwerlastanwendungen.

Selbstbohrschrauben (Self-Drilling Screws) – Schrauben mit Blechgewinde und Selbstbohrspitze zum Durchdringen von 20- bis 14-Gauge-Metallen.

Blechschrauben (Sheet Metal Screws) – scharfe Schneidgewinde, die durch Blech, Kunststoff oder Holz schneiden. Vollgewindeter Schaft, manchmal mit Kerbspitze zur Spanabfuhr.

Holzschrauben (Wood Screws) – teilgewindete Schrauben mit großen Schneidgewinden und glattem Schaft. Sie gleiten durch das obere Holzstück und ziehen alle Bretter fest zusammen.

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Muttern (Nuts)

Verschiedene Mutternarten:

Hutmuttern (Cap Nuts) – auch Eichelmuttern genannt wegen ihrer Form. Gewölbte Oberseite verhindert Kontakt mit dem Außengewinde.

Kronenmuttern (Castle Nuts) – werden mit Splinten gegen Lösen gesichert. Auch als geschlitzte oder Kerbnuten bekannt. Einsatz in Niedrigdrehmomentanwendungen, z. B. Radlagerhaltung.

Verbindungsmuttern (Coupling Nuts) – Gewindebefestigungselemente zum Verbinden zweier Außengewinde, meist Gewindestangen. Sechskantaußenfläche ermöglicht Antrieb mit Schraubenschlüssel.

Flanschmuttern mit Riffelung (Flange Serrated Nuts) – breiter Flansch an einem Ende wirkt als integrierte, nicht verdrehbare Unterlegscheibe. Der geriffelte Flansch verteilt den Druck und erzeugt eine Sperrwirkung gegen Lösen.

Sechskantmuttern (Hex Finish Nuts) – zum Befestigen an Sechskantschrauben, Innensechskantschrauben oder Bolzen. Werden mit Schraubenschlüssel angetrieben.

Sechskant-Kontermuttern (Hex Jam Nuts) – zum Sichern ohne Klemmen an einem anderen Objekt. Sechskantform mit Innengewinde, aber dünner als Sechskantmuttern.

Schwere Sechskantmuttern (Heavy Hex Nuts) – schwerer, dicker, größer als normale Sechskantmuttern. Innengewinde, sechskantig, oft mit Sechskantschrauben und Flachrundschrauben verwendet.

Sechskant-Maschinenmuttern (Hex Machine Nuts) – sechskantig mit Innengewinde, kleiner als Konter- oder Sechskantmuttern, für Maschinenschrauben unter 1/4″ Durchmesser.

Sechskant-Maschinenmuttern kleines Muster – ebenfalls sechskantig mit Innengewinde, kleiner als Konter- oder Sechskantmuttern.

Keps-K-Sicherungsmuttern (Keps-K Lock Nuts) – auch Keps-Nut, K-Nuts oder Scheibenmuttern genannt. Mit freilaufender Sicherungsscheibe ausgestattet. Erleichtern die Montage.

Rändelmuttern (Knurled Thumb Nuts) – geränderte Außenfläche statt Sechskant, handfestziehbar. Oft als dekorativer Abschluss oder für Anwendungen, die häufig gelöst werden.

Nylon-Sechskant-Kontermuttern (Nylon Hex Jam Nuts) – flache Sicherungsmuttern sechskantig, innengewindet mit Nylon-Einsatz. Nylon verhindert Lösen durch Vibration und Quergewinde.

Nylon-Einsatz-Sicherungsmuttern (Nylon Insert Lock Nuts) – sechskantig, innengewindet mit Nylon-Einsatz. Verhindern Lösen durch Vibration und Quergewinde.

Sicherungsmuttern mit Vorspannung (Prevailing Torque Lock Nuts / Stover) – abgeschrägte Ecken, konischer Kopf. Verformung der oberen Gewinde widersteht Lösen durch Vibration. Auch Einwegmuttern genannt – nur in eine Richtung montierbar. Stover werden oft in Hochtemperaturanwendungen genutzt, da kein Nyloneinsatz, ganz metallisch.

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Muttern-Diagramm:

Geschlitzte Sechskantmuttern (Slotted Hex Nuts) – mit Aussparung für Splint zur Sperrung. Ähnlich Kronenmuttern, aber flacheres Profil – manchmal die bessere Option.

Vierkantmuttern (Square Nuts) – vierseitig, oben flach oder abgeschrägt. Größere Kontaktfläche, dadurch höherer Widerstand gegen Lösen.

Struktur-Schwerlast-Sechskantmuttern (Structural Heavy Hex Nuts) – vergleichbar mit Sechskantmuttern, aber fester und dicker. Oft in Stahl-Stahl-Konstruktionen.

T-Muttern (T-Nuts) – zur Befestigung von Holz, Span- oder Verbundplatten mit bündiger Oberfläche. Meist 3-4 Zinken, die in die Oberfläche greifen für besseren Halt.

Bruchmuttern / Schermuttern (Breakaway or Shear Nuts) – Kegelmutter mit sechskantigem Griff, mit bewusstem Sollbruch: Sechskantkopf bricht ab, sobald maximales Drehmoment erreicht ist.

Tri-Groove-Muttern (Tri-Groove Nuts) – konischer Durchmesser, nicht mit herkömmlichen Werkzeugen (Rollgabelschlüssel, Zangen) greifbar. Spezielles Werkzeug nötig – sicherer als Standardmuttern.

Flügelmuttern (Wing Nuts) – Gewindebefestigungselemente mit Flügeln an den Seiten für manuelles Drehen und Montieren. Einsatz bei häufiger Demontage – leicht von Hand lös- und anziehbar.

Unterlegscheiben (Washers)

Verschiedene Unterlegscheiben:

Niet-Unterlegscheiben (Backup Rivet Washers) – vergrößern den Einbaudurchmesser, geben dem Niet besseren Halt und verhindern Durchziehen.

Tellerfedern (Belleville Conical Washers) – fügen Montagen zusätzliche Vorspannung zu. Im Stapel erhöht sich Last und Durchbiegung. Auch als Sicherungsscheiben einsetzbar, da sie Spannung hinzufügen und Vibrationen absorbieren.

Dock-Unterlegscheiben (Dock Washers) – schwere Unterlegscheiben, oft im Dockbau. Auch im Schwerlastbau für dicke Scheiben. Ähnlich Kantenmuttern mit kleinem Innendurchmesser.

Kantenmuttern (Fender Washers) – runde Scheiben mit kleinem Innendurchmesser. Verhindern Durchziehen und bieten größere Auflagefläche.

Extra dicke Kantenmuttern – wie Kantenmuttern, aber dicker. Verhindern Durchziehen und bieten größere Auflagefläche.

Abdeckscheiben (Finishing Cup Washers) – becherförmig, damit Schraubenkopf bündig abschließt. Für sichtbare Verschraubungen.

NAS-Unterlegscheiben – runde Scheiben mit kleinerem Innen- und Außendurchmesser. Militärische Anwendungen durch strenge Maßvorgaben.

Neopren-EPDM-Unterlegscheiben – leicht gewölbte runde Scheiben mit Neopren-Auskleidung. Für scharfe Spitzen und selbstbohrende TEK-Schrauben – wasserdichte Abdichtung an Schraube, Metalldach oder -verkleidung.

Struktur-Unterlegscheiben (Structural Washers) – dick und fest, für Schwerlastanwendungen. In Stahlträgern und Girder-Verschraubungen.

Unterlegscheiben-Diagramm:

Vierkant-Unterlegscheiben (Square Washers) – quadratisch, beidseitig flach oder einseitig abgeschrägt. Oft mit Vierkantschrauben. Verhindern Durchziehen, größere Fläche und besseren Halt als runde Flachscheiben.

Flachscheiben (Flat Washers) – runde, dünne Platten mit gestanztem Mittelloch für Bolzen/Schrauben. Verteilen Lasten von Gewindebolzen, Schrauben, Muttern gleichmäßig beim Anziehen.

Extra dicke Flachscheiben – dicker als Standard-Flachscheiben. Runder Außendurchmesser, gestanztes Mittelloch passend zu Bolzen/Schraube.

Militärstandard-Flachscheiben – umfangreiche Prüfung auf chemische, physikalische, dimensionale Eigenschaften. Müssen spezifische Innen-/Außenmaße erfüllen.

900er-Serie Flachscheiben – runder, dünner als Standard, kleinerer Innen- und Außendurchmesser.

Federring-Sicherungsscheiben (Split Ring Lock Washers) – verhindern Lösen von Muttern, Bolzen, Schrauben durch Vibration. Ringe, an einer Stelle geschlitzt und helixförmig gebogen.

Hochkragen-Sicherungsscheiben (High Collar Lock Washers) – passen unter Innensechskantschraubenkopf. Verhindern ebenfalls Lösen durch Vibration. Gleicher Aufbau wie Federringe.

Außenverzahnte Sicherungsscheiben (External Tooth Lock Washers) – für Sperrung und Vorspannung. Runde Scheibe mit Außenverzahnung für maximalen Halt. Erfordert Befestigungselement mit ausreichendem Kopfdurchmesser.

Innenverzahnte Sicherungsscheiben (Internal Tooth Lock Washers) – runde Scheibe mit Innenverzahnung, verhindert Lösen von Mutter oder Schraubenkopf durch Verzahnungswirkung. Für Sperrung und Vorspannung.

Nieten (Rivets)

Verschiedene Nietenarten:

Blindnieten / Ziehnieten (Pop Rivets, offen) – röhrenförmig mit Hut und Dorn. Verbinden zwei Materialstücke schnell und effizient.

Geschlossene Blindnieten (Closed-End Pop Rivets) – geschlossenes Ende schafft wasserdichte Abdichtung.

Großflansch-Blindnieten (Large Flange Pop Rivets) – übergroße Nieten mit größeren Unterlegscheiben am Hut. Auch Blindnieten für schnelle, effiziente Verbindung.

Senkkopf-Blindnieten (Countersunk Pop Rivets) – flache Nieten für bündige Verbindung. Hut und Dorn; Dornlänge bricht beim Einbau ab.

Farbnieten (Colored Rivets) – Hut in Braun, Schwarz oder Weiß lackiert. Farbe versteckt Nieten oder setzt kontrastreiche Akzente.

Multigrip-Nieten (Multi-Grip Rivets) – ersetzen herkömmliche Nieten bei variierender Materialdicke. Dehnen sich auf die Größe (innerhalb ihres Bereichs) aus und halten Material zusammen.

Strukturnieten (Structural Rivets) – erzeugen stärkere Verbindung als Standard-Edelstahl-Blindnieten. Erzeugen hohe Kraft, erfordern spezielles Setzwerkzeug.

Tri-Fold-Nieten (Tri-Fold Rivets) – auch Explosionsnieten genannt: drei Schnitte im Hut, der sich beim Einbau in drei Flügel auffaltet. Bessere Festigkeit und Haltekraft als Standard-Blindnieten.

Gewindeeinsätze (Inserts)

Verschiedene Einsatztypen:

Zylinderstifte (Dowel Pins) – zylindrisch mit leicht abgeschrägten Enden, auf pneumatischen Geräten gefertigt. In vorgegebenen Längen und Durchmessern. Anwendungen: Gelenkverstärkung, Regalstützen, Möbelbau. Luftfahrt nutzt sie ebenfalls. Hobbyisten für Spielzeug und Modelle.

Helicoil-Gewindeeinsätze (Helicoil Threaded Inserts) – präzisionsgeformte Gewindecoils in Rautenform, zu Spiralfeder gewickelt. Einbau in Helicoil-Gewindebohrungen. Bieten permanente konventionelle 60°-Innengewinde. Vor Einbau größer im Durchmesser.

E-Z Lok Gewindeeinsätze – erfordern spezielles Bohren, anders als Helicoil. Für Metall mit Standardwerkzeugen. Edelstahleinsätze für Metall, Messing für Holz und weiche Materialien.

Keilstahl (Keystock) – massiver rechteckiger Stab. Wird oft zu Maschinenschlüsseln bearbeitet, dient als Keil.

Gewindestangen (Threaded Rod) – durchgehend gewindet, kopflos, in vielen Güten und Materialien. Zum Befestigen: Ankerbolzen, Abhängen von Elektro-/Sanitärinstallationen an Decken.

Ungewindete Stangen (Unthreaded Rods) – auch Rundstangen genannt. Für Gerüste, Wellen, Streben, Stützen, Achsen.

Sicherungsringe (Retaining Rings)

Verschiedene Sicherungsringe:

Bowed-E-Sicherungsringe – für Einbau in Nut auf Welle. Clips üben Kraft auf Material aus, sobald sie in Nut einrasten, oder Vorspannung auf gehaltene Teile zur Toleranzkompensation.

E-Typ-Sicherungsringe (E-Style Retaining Rings) – Radial-Sicherungsringe mit drei Innenzinken, die den Nutgrund berühren. Nut auf Welle schafft Schulter für sichere Montage.

Außen-Sicherungsringe für Wellen (External Shaft Retaining Rings) – für Nut oder Welle. Teil ragt aus Nut, um Schulter zu bilden und Baugruppe zu halten. Einbau in Nut auf Welle.

Innen-Sicherungsringe für Gehäuse (Internal Housing Retaining Rings) – für Nut in Bohrung/Gehäuse. Teil ragt aus Nut, bildet Schulter zur Baugruppenhaltung.

Dübelanker (Concrete Anchors)

Verschiedene Ankertypen:

Akustik-Keilanker (Acoustical Wedge Anchors) – zum Verankern und Sichern von Abhängekabeln in massivem oder hohlem Mauerwerk. In vorgebohrtes Loch eingesetzt, dann mit Hammer eingeschlagen.

Einschlaganker (Drop-In Anchors) – innengewindete Anker, overhead eingebaut, bündig mit Betonoberfläche. Für Handläufe, Leuchten, diverse Befestigungen.

Doppelspreizanker (Double Expansion Shield Anchors) – für weichere oder minderwertige Materialien. Gespannte Länge erweitert sich im Loch für extrem sicheren Halt. Maximale Reibung und Halt im Installationsmaterial.

Nagelanker (Hammer Drive Pin Anchors) – für geringere Lasten als andere Betonanker. Treiben Befestigungen in Mauerwerk. Hammer schlägt den freiliegenden Nagelkopf, spreizt Basis im Mauerwerk für Halt.

Kippanker für Hohlwände (Kaptoggle Hollow Wall Anchors) – Einbau durch Loch in Wand oder Block. Hält sicher an Wand, wenn Maschinenschraube eingesetzt. Bewiesene höhere Haltekraft als konventionelle Typen.

Spreizanker für Holzschrauben (Lag Shield Expansion Anchors) – geschützte Spreizanker für Holzschrauben. Spreizen sich beim Eindrehen der Holzschraube auf. Spreizdruck erzeugt festen, sicheren Halt. Präzises Innengewinde für leichtes Eindrehen der Holzschraube.

Maschinenschraubenanker (Machine Screw Anchors) – Anker für Mauerwerk in vorgebohrtem Loch. In Loch platziert, Maschinenschraube eingedreht und angezogen. Konischer Teil zieht in Hülle, verformt sie. Verformung keilt fest im Loch – nicht entfernbar.

Anker-Diagramm:

Mauerwerksschrauben (Masonry Screws / Tapcons) – schneiden Gewinde in Beton, Ziegel, Block beim Eindrehen. Korrosionsschutz durch blaue Climaseal-Beschichtung. Kein Vorbohren oder Setzen nötig.

Kippanker aus Kunststoff (Plastic Toggle Anchors) – für Hohlwände oder Hohlblocksteine als Befestigungspunkt für Blechschrauben. Beine klappen zum Einführen in vorgebohrtes Loch, spreizen beim Eindrehen der Schraube. Sobald Beine vollständig gespreizt, sitzt Kippanker fest.

Sammy-Schrauben (Sammy Screws) – mit Gewindestangen, sparen Zeit durch direktes Bohren in Mauerwerk. Weibliches Gewinde nimmt Gewindestange auf. Vertikale oder horizontale Montage. Beliebt durch niedrige Installationskosten, Flexibilität, einfache Handhabung.

Hülsenanker (Sleeve Anchors) – Gewindestift mit nach außen aufgeweitetem Kegelende, mit Mutter und Unterlegscheibe. Stift wird in Spreizhülse gezogen beim Anziehen der Mutter. Spreizung nach außen verankert im Basismaterial.

Kippanker mit Flügeln (Toggle Wing Hollow Wall Anchors) – für Durchsteckmontage. Flügel klappen, werden durch Material gesteckt. Nach Durchtritt spreizen sie auf; Schraube hält sie an der Rückseite.

Keilanker (Wedge Anchors) – zum Verankern und Sichern von Material und Geräten an massivem Betonmauerwerk. Bestehen aus Anker, Mutter, Unterlegscheibe. Befestigen Beton an Geräten, Materialien, Motoren, Rohren, Strängen, Kunststoff, Holz, Generatoren.

Fazit

Das war der Artikel, in dem wir die verschiedenen Befestigungselemente – Schrauben, Muttern, Schrauben, Unterlegscheiben, Nieten etc. – erklärt haben.

Hoffentlich haben Sie viel gelernt; wenn ja, teilen Sie es gerne mit anderen. Danke fürs Lesen, bis zum nächsten Mal!