Metalary

Zerspanung

Anzugsmoment von Schrauben berechnen

Kurz gesagt

Das Anzugsmoment ist MA = FM · (0,16 P + 0,58 d2 µ + DKm/2 · µ), mit FM der zulässigen Montagevorspannkraft bei ν · Rp0,2, P der Steigung, d2 dem Flanken-Ø, DKm dem mittleren Auflagedurchmesser und µ der Reibungszahl. Beispiel: M12 8.8, µ = 0,12, 90 % von Rp0,2: MA = 83,6 N·m und FM = 43,11 kN.

Berechnung

Beispiel, berechnet mit den Standardwerten des Werkzeugs.

Eingaben

Schraube
M12
Festigkeitsklasse
8,8
Reibungszahl µ
0,12
Ausnutzung der Streckgrenze
90 %
Anziehverfahren
Drehmomentschlüssel, Reibung geschätzt (1,6–2,0)

Ergebnisse

Anziehdrehmoment MA
83,6 N·m
Vorspannkraft FM max
43,1 kN
dw 16,63dw 16,63M 12M 12dh 13,5dh 13,5dw 16,63dw 16,63M 12M 12dh 13,5dh 13,5
Bemaßte Zeichnung des Beispiels

Durchgerechnetes Beispiel

Alle Werte dieses Abschnitts gehören zum Beispiel, berechnet mit den Standardwerten des Werkzeugs.

Weitere Ergebnisse des Beispiels

Min. Vorspannkraft FM min (αA 2,0)
21,6 kN
Zugspannung bei der Montage
512 MPaRp0,2 = 640 MPa
Flächenpressung unter dem Kopf
582 MPaMit der zulässigen Flächenpressung des verspannten Teils vergleichen.
Spannungs-Querschnitt As
84,3 mm²
Reibungsklasse VDI 2230
B
  • Richtwerte: die Verbindung muss noch nachgewiesen werden (vollständige VDI 2230: Betriebskräfte, Setzen, Flächenpressung, Dauerfestigkeit).

Rechenweg Schritt für Schritt

  1. Spannungs-Querschnitt

    As = π/4 · ((d2 + d3) / 2)²

    d2 10,863, d3 9,853 → 84,3 mm²

  2. Zulässige Vorspannkraft

    FM = As · ν · Rp0,2 / √(1 + 3 [3/2 · d2/d0 · (P/(π d2) + 1,155 µ)]²)

    43,11 kN

  3. Mittlerer Auflagedurchmesser

    DKm = (dw + dh) / 2

    (16,63 + 13,5) / 2 = 15,06 mm

  4. Anzugsmoment

    MA = FM · (0,16 P + 0,58 d2 µ + DKm/2 · µ)

    83,6 N·m

  5. Min. Vorspannkraft

    FM min = FM max / αA

    43,11 / 2,0 = 21,55 kN

M12 8.8: nach Reibung

µFM max (kN)MA (N·m)
0,0845,262,7
0,1044,273,5
0,1243,183,6
0,1442,093,1
0,1640,8101,8
0,2038,5117,2
0,2436,2130,2

Klasse 8.8, µ 0,12: alle Größen

SchraubeFM max (kN)MA (N·m)
M21,00,4
M2,51,70,8
M32,51,3
M3,53,42,0
M44,43,0
M57,25,9
M610,210,1
M818,624,6
M1029,648,5
M1243,183,6
M1459,1133,6
M1681,0205,9
M18101,9295,5
M20130,5415,5
M22162,6567,3
M24187,9714,5
M27246,41050,7
M30300,01428,5
M33372,91929,7
M36438,12483,3

Reibungsklassen (VDI 2230:2015)

KurzzeichenµBeispiele
A0,04–0,10Festschmierstoff (MoS2, Graphit, PTFE), Wachs
B0,08–0,16brüniert, phosphatiert, verzinkt, geölt oder Lieferzustand
C0,14–0,24Edelstahl mit Paste, Stahl leicht geölt, verzinkt trocken
D0,20–0,35Edelstahl geölt, feuerverzinkt trocken
E≥ 0,30Edelstahl, Alu oder Zn/Ni trocken (≥ 0,30)

So geht’s

  1. Schraube wählen: metrisch, Regel- oder Feingewinde.
  2. Festigkeitsklasse wählen: 4.6 bis 12.9 oder Edelstahl A2 / A4.
  3. Reibungszahl µ (Gewinde und Kopfauflage) und Ausnutzung der Streckgrenze eingeben, standardmäßig 90 %.
  4. Anziehverfahren wählen: Drehwinkel, hydraulischer Schraubenspanner, Drehmomentschlüssel oder Schlagschrauber.
  5. Anzugsmoment MA und maximale Montagevorspannkraft FM ablesen.

Häufige Fragen

Wie berechnet man das Anzugsmoment nach VDI 2230?

VDI 2230 gibt zuerst die zulässige Vorspannkraft an, FM = As · ν · Rp0,2 / √(1 + 3 [3/2 · d2/d0 · (P/(π d2) + 1,155 µ)]²), dann das Anzugsmoment MA = FM · (0,16 P + 0,58 d2 µ + DKm/2 · µ), mit DKm = (dw + dh) / 2 und derselben µ im Gewinde und unter dem Kopf. Für eine Schraube M12 8.8 bei µ = 0,12: As = 84,3 mm², FM = 43,11 kN und MA = 83,6 N·m.

Welches Anzugsmoment gilt für M8 und M10 in 8.8?

In der Klasse 8.8, mit µ = 0,12 und 90 % von Rp0,2, ergibt die Berechnung 24,6 N·m für 18,6 kN Vorspannkraft bei M8 und 48,5 N·m für 29,6 kN bei M10. Eine andere Klasse ändert Rp0,2: 640 MPa für 8.8 bis M16, 940 MPa für 10.9.

Wie stark ändert die Reibung das Anzugsmoment?

Stark: Für eine Schraube M12 8.8 steigt das Anzugsmoment von 62,7 N·m bei µ = 0,08 auf 117,2 N·m bei µ = 0,20. Die Reibungsklassen der VDI 2230 reichen von A (0,04 bis 0,10, Festschmierstoff) bis E (≥ 0,30, Edelstahl oder Alu trocken); geölter oder verzinkter Stahl ist Klasse B (0,08 bis 0,16). Im Zweifel den unteren Wert der Klasse nehmen.

Wie berücksichtigt der Rechner die Streuung der Vorspannkraft?

Die tatsächliche Vorspannkraft hängt vom Verfahren ab: FM min = FM max / αA (VDI 2230, Tabelle A8). Drehmomentschlüssel mit geschätzter Reibung: αA = 2,0, also 21,55 kN statt 43,11 kN bei einer Schraube M12 8.8. Drehwinkelgesteuert: 1,4; hydraulischer Schraubenspanner: 1,6; Schlagschrauber: 4.

Grenzen

Richtwerte: Die Verbindung ist weiterhin mit einer vollständigen Berechnung nach VDI 2230 zu prüfen (Betriebskräfte, Setzen, Flächenpressung, Dauerhaltbarkeit). Edelstahl: Fressgefahr, niedriges µ nur mit geeigneter Paste; kein Wert über M24 für die Klassen 70 und 80. Kleine Schrauben: große Streuung des Anzugsmoments.

Quellen

Aktualisiert am · Herausgeber: The Level Code

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