M4x0,5: Kernloch, Maße und Anzugsmoment
Metrisches ISO-Feingewinde nach DIN 13-2 ff.
Steigung 0,5 mm, Spannungsquerschnitt 9,8 mm². Das entspricht genau der Werkstattregel d − P.
Gewindemaße
| Maß | Wert | Herkunft |
|---|---|---|
| Nenndurchmesser d | 4 mm | Außendurchmesser des Bolzengewindes |
| Steigung P | 0,5 mm | Feingewinde nach DIN 13-2 ff. |
| Kernloch (Schneidgewinde) | 3,5 mm | Bohrer nach DIN 336 |
| Kernloch (Furchgewinde) | 3,73 mm | d − 0,55 · P, gewindeformend |
| Flankendurchmesser d₂ | 3,675 mm | d − 0,6495 · P (ISO 68-1) |
| Kerndurchmesser Bolzen d₃ | 3,387 mm | d − 1,2269 · P |
| Kerndurchmesser Mutter D₁ | 3,459 mm | d − 1,0825 · P |
| Spannungsquerschnitt AS | 9,8 mm² | aus d₂ und d₃ gemittelt |
| Senker Ø (90°) | 4,5 mm | Praxiswert d + P |
Anziehmomente für M4x0,5
| Festigkeitsklasse | Rp0,2 | Vorspannkraft FM | Anziehmoment MA | |
|---|---|---|---|---|
| 8.8 | 640 MPa | 4540 N | 3,37 Nm | |
| 10.9 | 940 MPa | 6660 N | 4,95 Nm | |
| 12.9 | 1080 MPa | 7650 N | 5,68 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) | 4 mm (1 · d) |
| Stahl, vergütet (C45, 42CrMo4) | 4,8 mm (1,2 · d) |
| Gusseisen (EN-GJL, EN-GJS) | 6 mm (1,5 · d) |
| Aluminiumguss und -knetlegierung | 8,8 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 8,8 mm nötig, in Stahl reicht rund der Nenndurchmesser.
Kernloch für M4x0,5 bestimmen
Der Kernlochdurchmesser ergibt sich aus der Werkstattregel d − P: Nenndurchmesser minus Steigung. Für M4x0,5 sind das 4 mm − 0,5 mm = 3,5 mm, gebohrt wird mit dem genormten Bohrer 3,5 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 — 3,73 mm für M4x0,5. 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 | 7 mm | ISO 4014/4017 |
| Durchgangsloch mittel | 4,5 mm | ISO 273, Reihe mittel |
| Durchgangsloch fein / grob | 4,3 / 4,8 mm | ISO 273 |
M4x0,5 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 M4x0,5 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 M4x0,5 4,5 mm in der mittleren Reihe — die, die ohne besonderen Grund genommen wird. Die feine Reihe mit 4,3 mm ist für Passschrauben und enge Lagezuordnung gedacht, die grobe mit 4,8 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.
Von Hand geschnitten verzeiht diese Größe wenig: Der Gewindebohrer bricht, bevor die Hand merkt, dass das Moment zu hoch wird. Ein Bohrfutter im Ständer oder ein Gewindeschneidapparat hält den Bohrer senkrecht, und das ist der Unterschied zwischen einem Gewinde und einem Ausschuss.
Verbaut wird M4x0,5 vor allem im Bereich Gerätebau, Blechverbindungen, Abdeckungen und Anbauteile. Der Nenndurchmesser gehört zur Vorzugsreihe 1 der DIN 13-1 — Schrauben, Muttern, Bohrer und Gewindebohrer dafür führt jeder Händler ab Lager.
Gegenüber dem Regelgewinde M4 mit 0,7 mm Steigung: der Spannungsquerschnitt wächst um 11,5 % auf 9,8 mm², der Steigungswinkel fällt um 1,12° flacher aus, und das Kernloch wandert von 3,3 mm auf 3,5 mm. Der flachere Winkel ist der Grund, weshalb Feingewinde bei gleicher Vorspannkraft feiner dosierbar sind und sich schlechter von selbst lösen; der Preis ist die geringere Gangtiefe, die in weichen Werkstoffen und bei häufiger Montage schneller ausreißt.
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