M20: Kernloch, Maße und Anzugsmoment
Metrisches ISO-Regelgewinde nach DIN 13-1
Steigung 2,5 mm, Spannungsquerschnitt 244,8 mm². Das entspricht genau der Werkstattregel d − P.
Gewindemaße
| Maß | Wert | Herkunft |
|---|---|---|
| Nenndurchmesser d | 20 mm | Außendurchmesser des Bolzengewindes |
| Steigung P | 2,5 mm | Regelsteigung nach DIN 13-1 |
| Kernloch (Schneidgewinde) | 17,5 mm | Bohrer nach DIN 336 |
| Kernloch (Furchgewinde) | 18,63 mm | d − 0,55 · P, gewindeformend |
| Flankendurchmesser d₂ | 18,376 mm | d − 0,6495 · P (ISO 68-1) |
| Kerndurchmesser Bolzen d₃ | 16,933 mm | d − 1,2269 · P |
| Kerndurchmesser Mutter D₁ | 17,294 mm | d − 1,0825 · P |
| Spannungsquerschnitt AS | 244,8 mm² | aus d₂ und d₃ gemittelt |
| Senker Ø (90°) | 22,5 mm | Praxiswert d + P |
Anziehmomente für M20
| Festigkeitsklasse | Rp0,2 | Vorspannkraft FM | Anziehmoment MA | |
|---|---|---|---|---|
| 8.8 | 640 MPa | 113400 N | 420,9 Nm | Reibwerte & Einschraubtiefe → |
| 10.9 | 940 MPa | 166550 N | 618,3 Nm | Reibwerte & Einschraubtiefe → |
| 12.9 | 1080 MPa | 191350 N | 710,3 Nm | Reibwerte & Einschraubtiefe → |
Gerechnet nach VDI 2230 mit Reibungszahl µ = 0,14 in Gewinde und Kopfauflage und 90 % Ausnutzung der Streckgrenze — die Annahmen der dortigen Tabelle A1. Andere Reibungszahlen verschieben das Moment erheblich: geschmiert (µ = 0,10) rund 20 % weniger, trocken (µ = 0,20) rund 30 % mehr. Für den vollständigen Nachweis mit Klemmlänge und Betriebskraft steht die Schraubenberechnung nach VDI 2230 bereit.
Mindesteinschraubtiefe im Sackloch
| Werkstoff des Innengewindes | Mindesteinschraubtiefe |
|---|---|
| Stahl, niedrigfest (S235) | 20 mm (1 · d) |
| Stahl, vergütet (C45, 42CrMo4) | 24 mm (1,2 · d) |
| Gusseisen (EN-GJL, EN-GJS) | 30 mm (1,5 · d) |
| Aluminiumguss und -knetlegierung | 44 mm (2,2 · d) |
Richtwerte für Festigkeitsklasse 8.8. Die Einschraubtiefe muss so groß sein, dass das Innengewinde nicht vor der Schraube versagt — je weicher der Werkstoff, desto tiefer. In Aluminium sind 44 mm nötig, in Stahl reicht rund der Nenndurchmesser.
Kernloch für M20 bestimmen
Der Kernlochdurchmesser ergibt sich aus der Werkstattregel d − P: Nenndurchmesser minus Steigung. Für M20 sind das 20 mm − 2,5 mm = 17,5 mm, gebohrt wird mit dem genormten Bohrer 17,5 mm.
Diese Regel erzeugt rund 76 % Tragtiefe des Gewindes. Das klingt nach wenig, ist aber Absicht: die vollen 100 % brächten kaum mehr Tragfähigkeit — bei einer Verbindung nach VDI 2230 reißt ohnehin eher die Schraube als das Muttergewinde —, würden aber deutlich höhere Schnittkräfte und damit mehr Bruchgefahr für den Gewindebohrer bedeuten.
Beim Gewindefurchen gilt eine andere Regel: hier wird der Werkstoff verdrängt statt geschnitten, das Loch muss deshalb größer sein — 18,63 mm für M20. Furchgewinde sind fester, weil der Faserverlauf erhalten bleibt, brauchen aber einen ausreichend zähen Werkstoff.
Alle Werte lassen sich im Gewinde- und Kernloch-Rechner für beliebige Größen nachschlagen.
In der Werkstatt
| Größe | Wert | Herkunft |
|---|---|---|
| Steigungswinkel φ | 2,48° | arctan(P / (π · d2)) |
| Tragende Gänge auf 1 · d | 8 | d / P |
| Schlüsselweite SW | 30 mm | ISO 4014/4017 |
| Durchgangsloch mittel | 22 mm | ISO 273, Reihe mittel |
| Durchgangsloch fein / grob | 21 / 24 mm | ISO 273 |
M20 in der Praxis
Mit 2,48° liegt der Steigungswinkel unter dem Reibungswinkel von 6,59° (µ = 0,10 am 60°-Flankenwinkel). Das Gewinde ist damit selbsthemmend: es dreht sich unter ruhender Last nicht von selbst zurück. Gegen Setzen und gegen Querbewegung hilft das nicht — dagegen hilft nur ausreichende Vorspannkraft.
Auf einer Einschraubtiefe von einem Nenndurchmesser liegen bei M20 rechnerisch 8 Gänge im Eingriff. Tragen tun sie ungleich: der erste Gang übernimmt den größten Teil der Last, nach etwa sechs Gängen kommt kaum noch etwas hinzu. Deshalb bringt eine Mutter doppelter Höhe fast nichts, während eine zu geringe Einschraubtiefe sofort zum Ausreißen führt.
Auf der Gegenseite sitzt das Durchgangsloch. Nach ISO 273 sind das für M20 22 mm in der mittleren Reihe — die, die ohne besonderen Grund genommen wird. Die feine Reihe mit 21 mm ist für Passschrauben und enge Lagezuordnung gedacht, die grobe mit 24 mm für Blech- und Schweißkonstruktionen, bei denen sich Lochabstände verziehen. Wer die grobe Reihe wählt, braucht eine Unterlegscheibe: der Schraubenkopf deckt das Loch sonst nicht mehr vollständig ab.
Das ist der Bereich, für den Werkstatt und Handel eingerichtet sind: Bohrer, Gewindebohrer, Schrauben und Schlüssel liegen im Regal, und das Gewinde lässt sich von Hand ebenso schneiden wie auf der Maschine. Wo nichts dagegen spricht, gehört eine Verbindung in diese Größe.
Verbaut wird M20 vor allem im Bereich Maschinenrahmen, Lagerböcke, Flansche und Stahlbau. Der Nenndurchmesser gehört zur Vorzugsreihe 1 der DIN 13-1 — Schrauben, Muttern, Bohrer und Gewindebohrer dafür führt jeder Händler ab Lager.
Zum selben Nenndurchmesser gibt es das Feingewinde M20x1,5. Feingewinde haben bei gleichem d einen größeren Spannungsquerschnitt und einen flacheren Steigungswinkel; gebraucht werden sie, wo dünne Wände, feine Einstellbarkeit oder Dichtheit im Spiel sind. Im allgemeinen Maschinenbau bleibt M20 die richtige Wahl.
Alle Regelgewinde
Zu den Feingewinden · Schraubenberechnung VDI 2230 · Alle Rechner