Mittels »Schrauben« können auf der Baustelle werkseitig vorgefertigte Bauteile aus Metall oder Holz mit relativ geringem Aufwand und statisch gut tragend miteinander verbunden werden. Schraubverbindungen können dabei fest oder beweglich sein, sie können so ausgebildet werden, dass sie jederzeit wieder gelöst werden können, aber auch unlösbare Verbindungen sind möglich. Durch den Einsatz von geeigneten Dichtstoffen können Schraubenverbindungen auch dicht sein, beispielsweise im Behälterbau. Ein weiterer Vorteil einer Schraubenverbindung besteht darin, dass ein zuvor aufgebrachter Korrosionsschutz bei Metallen (z.B. Feuerverzinkung bei Stahlbauteilen) bei sachgemäßer Montage mit Unterlegscheiben nicht beschädigt wird. Für die Darstellung auf Werkplänen werden für die verschiedenen Schraubenarten und -durchmesser entsprechende Symbole verwendet.
Eine Schraube ist tatsächlich eine schiefe Ebene, die um einen Kegel oder Zylinder gewickelt ist. Sie funktioniert wie das gegenteilige Prinzip der Treppe. Durch Verlängerung der Strecke, die die drehende Schraube zurückgelegt hat, vergrößert sie die vorwärts gerichtete Kraft (während sich die Schraube in Holz oder Stein bohrt).
Schrauben stellt eine Verbindungsart dar, die überwiegend im Stahlbau und in Schlosserbetrieben eingesetzt wird. Die zu verbindenden Teile können entweder über Durchgangslöcher mit Schraube und Mutter verbunden werden, weiterhin besteht die Möglichkeit, dass eines der zu verbindenden Werkteile über ein in der Schlosserei vorbereitetes Innengewinde verfügt und das andere Werkteil mit einer dazu passenden Schraube angeschraubt wird. In jedem Falle sind Schraubverbindungen gegen selbsttätige Lösen zu sichern, beispielsweise durch Einsatz einer Kontermutter (das ist eine zweite Mutter, die vor die erste Mutter fest geschraubt wird, diese bewirkt eine Verbindung, die nur durch entsprechenden Kraftaufwand wieder gelöst werden kann).
Schraubenverbindungen sind in jedem Falle haltbarer als Verbindungen mit Klammern oder Drahtstiften (Nägeln). Bei ordnungsgemäßer Planung und Ausführung lassen diese sich auch später wieder relativ leicht lösen, ohne das die untereinander verbundenen Werkstoffe zerstört werden. Unterschieden werden Schrauben nach dem verwendeten Material (Stahl, Edelstahl, Messing für kleinere Bauteile usw.), der Art des Gewindes (Links- oder für spezielle Anwendungen mit Rechtsgewinde, metrisches oder Zollgewinde) sowie der Kopfform (Sechskantmutter, Linsensenkholzschrauben usw.).
Auf einem massiven Kern (Schraubenspindel) liegt das scharfgängige (oft Holzschraube) oder flachgängige (oft Metallschraube) Gewinde. Das Gegenstück bei Metallschrauben wird Hohlschraube oder Schraubenmutter genannt. Schraube und Mutter bilden zusammen ein Paar und müssen in dem Steigungswinkel, Gangbreite und Tiefe übereinstimmen. Läuft der Gang von links nach rechts aufwärts spricht man von einerrechtsgängigen Schraube (die normale Schraubenform). Um 1900 war das Whitworth´sche (seit 1850 genormt) und Sellers´sche Schraubensystem üblich. Kurz danach hat sich das heute noch übliche metrische System durchgesetzt. Um zu verhindern, dass sich die Muttern wieder lösen, wurden Splintstifte durch ein Loch im Schraubenschaft gesteckt, Sprengringe, Federscheiben oder eine zweite Mutter (Kontermutter) benutzt.
Bereits in der Bronzezeit (vor über 4000 Jahren) wurden Verdrehungen und Verwindungen als Zierelemente an Schmuck, Geräten und Waffen verwendet. Archimedes (um 200 v.Chr.) war wohl der erste, der eine mathematische Theorie („archimedische Schraube“) von den bereits bestehenden ägyptischen Wasserschnecken entwickelte. Um 50 n.Chr. wurde das Gewinde weiterentwickelt für landwirtschaftliche Geräte, Olivenpressen, Weinpressen und medizinische Instrumente. Die ältesten erhaltenen Metallgewinde finden sich an Schmuckstücken, den so genannten Zwiebelknopffibeln aus dem 1. Jh. bis 3. Jh. Das Gewinde geriet mit dem Verfall des römischen Reiches in Vergessenheit, bis Leonardo da Vinci die Schraube wieder entdeckte und sie nun Verwendung bei Silber- und Goldschmieden fand. Schrauben sind vor dem 15. Jh. fast nicht anzutreffen. Ausnahmen bilden kunsthandwerkliche Objekte der Goldschmiede. Frühe geschnittene Gewinde sind darüber hinaus nur an Rüstungen zu finden, beispielsweise auch an der eisernen Hand des Götz von Berlichingen (um 1550). „Normale“ Schrauben wurden von Hand gefeilt! Solche aufwändig hergestellte Schrauben sind nur sparsam verwendet worden, beispielsweise für Möbel um 1800. Erste Versuche, Holzschrauben industriell zu produzieren, finden in England um 1600, in Deutschland ab 1680 statt. Ab 1750 beginnt die eigentliche Massenproduktion.
Metallschrauben werden durch Gießen, Schmieden in Formen, Ausfeilen, auf der Drehmaschine, durch Maschinen gepresst und durch das Schneiden von Hand mit einem Schneideisen hergestellt. Das Schneideisen besitzt Löcher mit Muttergewinden, welche in den Schraubenschaft das Gewinde einschneiden. Heute hat sich dafür die amerikanische Schraubenkluppe für das Gewindeschneiden von Hand durchgesetzt. Für die Drehbank wurden Schraubstähle auf einem beweglichen Schlitten (Support) benutzt, welche die Furchen in den Schraubenschaft übertragen. Mit solchen Maschinen konnten 1900 ca. 100 bis 120 Schrauben je Stunde mit 12 mm Durchmesser hergestellt werden. Um die Muttern herzustellen, werden Schraubenbohrer benutzt. Die Werkzeuge für die Herstellung von Holzgewinden sehen ähnlich aus, nur dass der Gewindegang stärker ausfällt.
Schraubenformen und Bezeichnungen:
Je nach Verwendungszweck unterscheidet man Holz- und Metallschrauben. Bei den Metallschrauben mit Zollgewinde oder dem heute üblichen metrischen Gewinde unterscheidet man von der Kopfform:
• Sechskantschrauben,
• Vierkantschrauben,
• Flachrundschrauben,
• Schlitzschrauben,
• Ringschrauben und
• Flügelschrauben.
Die heutige Bezeichnung der Holzschrauben gibt zuerst den Durchmesser in mm und dann die Länge in mm an. Der Zusatz »FLAKO« bedeutet Flachkopfschraube, »RUKO« Rundkopfschraube und »LIKO« Linsenkopfschraube.
siehe auch:
- Bolzen
- Fügen
- Gewinde
- Hebel
- Holzschrauben
- Hutmutter
- HV-Schraube
- Nagel
- Löten
- Niete
- Reaktionsanker
- Schraubanker
- Schraubenbolzen
- Schweißen
- Unterlegscheibe
