M39: Kernloch, Maße und Anzugsmoment
Metrisches ISO-Regelgewinde nach DIN 13-1
Steigung 4 mm, Spannungsquerschnitt 975,8 mm². Das entspricht genau der Werkstattregel d − P.
Gewindemaße
| Maß | Wert | Herkunft |
|---|---|---|
| Nenndurchmesser d | 39 mm | Außendurchmesser des Bolzengewindes |
| Steigung P | 4 mm | Regelsteigung nach DIN 13-1 |
| Kernloch (Schneidgewinde) | 35 mm | Bohrer nach DIN 336 |
| Kernloch (Furchgewinde) | 36,8 mm | d − 0,55 · P, gewindeformend |
| Flankendurchmesser d₂ | 36,402 mm | d − 0,6495 · P (ISO 68-1) |
| Kerndurchmesser Bolzen d₃ | 34,093 mm | d − 1,2269 · P |
| Kerndurchmesser Mutter D₁ | 34,67 mm | d − 1,0825 · P |
| Spannungsquerschnitt AS | 975,8 mm² | aus d₂ und d₃ gemittelt |
| Senker Ø (90°) | 43 mm | Praxiswert d + P |
Anziehmomente für M39
| Festigkeitsklasse | Rp0,2 | Vorspannkraft FM | Anziehmoment MA | |
|---|---|---|---|---|
| 8.8 | 640 MPa | 459680 N | 3284,4 Nm | |
| 10.9 | 940 MPa | 675160 N | 4823,9 Nm | |
| 12.9 | 1080 MPa | 775720 N | 5542,4 Nm |
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) | 39 mm (1 · d) |
| Stahl, vergütet (C45, 42CrMo4) | 46,8 mm (1,2 · d) |
| Gusseisen (EN-GJL, EN-GJS) | 58,5 mm (1,5 · d) |
| Aluminiumguss und -knetlegierung | 85,8 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 85,8 mm nötig, in Stahl reicht rund der Nenndurchmesser.
Kernloch für M39 bestimmen
Der Kernlochdurchmesser ergibt sich aus der Werkstattregel d − P: Nenndurchmesser minus Steigung. Für M39 sind das 39 mm − 4 mm = 35 mm, gebohrt wird mit dem genormten Bohrer 35 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 — 36,8 mm für M39. 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° | arctan(P / (π · d2)) |
| Tragende Gänge auf 1 · d | 9,8 | d / P |
| Schlüsselweite SW | 60 mm | ISO 4014/4017 |
| Durchgangsloch mittel | 42 mm | ISO 273, Reihe mittel |
| Durchgangsloch fein / grob | 40 / 45 mm | ISO 273 |
M39 in der Praxis
Mit 2° 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 M39 rechnerisch 9,8 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 M39 42 mm in der mittleren Reihe — die, die ohne besonderen Grund genommen wird. Die feine Reihe mit 40 mm ist für Passschrauben und enge Lagezuordnung gedacht, die grobe mit 45 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.
In dieser Größe wird das Gewinde gedreht oder gefräst, nicht gebohrt. Ein Gewindebohrer müsste den ganzen Querschnitt auf einmal schneiden; das Moment dafür bringt keine übliche Maschine auf, und die Späne fänden keinen Weg aus dem Loch. Gewindefräsen hat hier den weiteren Vorteil, dass ein Werkzeug mehrere Größen abdeckt — bei Stückzahl eins ist das der Unterschied zwischen einem Tag und einer Woche Lieferzeit.
Verbaut wird M39 vor allem im Bereich Großflansche, Turmverbindungen, Pressen und Schwermaschinenbau. Der Nenndurchmesser gehört nicht zur Vorzugsreihe 1 der DIN 13-1. Schrauben und Werkzeuge gibt es, aber seltener ab Lager und zu einem spürbar anderen Preis. Wo die Konstruktion es zulässt, ist die nächste Größe der Vorzugsreihe die wirtschaftlichere Wahl; wo nicht — etwa weil der Bauraum oder eine vorhandene Schnittstelle es vorgibt —, gehört der Beschaffungsvorlauf in die Planung.
Zum selben Nenndurchmesser gibt es das Feingewinde M39x3. 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 M39 die richtige Wahl.
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