Markierungen auf Muttern und Schrauben: Eine vollständige Anleitung zur Identifizierung

Warum es Befestigungsmarkierungen gibt

Eine Schraube ohne sichtbare Markierung und eine mit drei radialen Linien eingeprägte Schraube kann in einem Teilebehälter nahezu identisch aussehen. Der Unterschied in der Zugfestigkeit zwischen ihnen kann 30.000 PSI überschreiten. Befestigungsmarkierungen gibt es gerade deshalb, weil dieser Unterschied für das Auge unsichtbar ist – und die Verwendung der falschen Sorte bei einer tragenden Anwendung kann zum Versagen der Befestigungselemente ohne Vorwarnung führen.

Markierungen erfüllen zwei unterschiedliche Funktionen. Das erste ist Leistungsidentifikation : Die Güteklasse, Festigkeitsklasse oder Festigkeitsklasse, die auf einem Befestigungselement eingeprägt ist, sagt dem Installateur genau, für welche Last das Befestigungselement ausgelegt ist. Das zweite ist Rückverfolgbarkeit : Herstelleridentifikationszeichen – Buchstaben, Logos oder Symbole, die für bestimmte Hersteller registriert sind – ermöglichen die Rückverfolgung einzelner Verbindungselemente zu einer Produktionscharge im Falle eines Qualitätsproblems oder eines Rückrufs. Beide Funktionen sind zwingende Anforderungen in den wichtigsten Normen, die die Herstellung von Verbindungselementen regeln.

Drei Organisationen definieren die Kennzeichnungssysteme, die in der globalen Fertigung und im Baugewerbe am häufigsten vorkommen: die Society of Automotive Engineers (SAE), die International Organization for Standardization (ISO) und ASTM International. Jedes verwendet eine andere Kennzeichnungssprache und alle drei Systeme können auf Verbindungselementen innerhalb derselben Anlage oder desselben Projekts verwendet werden. Das Verständnis aller drei ist die Grundlage für eine kompetente Auswahl von Verbindungselementen.

SAE-Schraubenkopfmarkierungen: Radialliniensystem

SAE J429 regelt Schrauben der Zollserie, die hauptsächlich in Nordamerika verwendet werden. Gemäß dieser Norm wird die Festigkeitsklasse der Schraube durch ein Muster radialer Linien angegeben, die auf der Oberseite des Sechskantkopfes eingestanzt sind. Die Anzahl der Zeilen folgt einer Formel: Die Anzahl der Zeilen entspricht der Notenzahl minus zwei. Dies bedeutet, dass eine Schraube der Güteklasse 2 keine radialen Linien trägt, eine Schraube der Güteklasse 5 drei Linien und eine Schraube der Güteklasse 8 sechs Linien trägt.

Zusätzlich zu den Güteklassen muss jede SAE-konforme Schraube mit einem Durchmesser von mehr als ¼ Zoll ein Herstellerkennzeichen tragen – einen Buchstaben, ein Symbol oder eine Kombination, die nur für diesen Hersteller gilt und bei der entsprechenden Normungsstelle registriert ist. Dieses Zeichen erscheint neben den radialen Linien auf dem Schraubenkopf. Eine Schraube mit Güteklassen, aber ohne Herstellerkennzeichnung entspricht nicht vollständig SAE J429 und sollte bei kritischen Anwendungen mit Vorsicht behandelt werden.

Eine Variante dieses Systems sind Innensechskantschrauben und Innensechskantschrauben. Da der versenkte Antriebssockel den größten Teil der Kopffläche einnimmt, werden radiale Linien selten verwendet. Stattdessen Inbusschrauben mit Innensechskant sind in der Regel mit einer Eigenschaftsklassennummer an der Seite des Kopfes oder an der Buchsenfläche gekennzeichnet – am häufigsten 12,9 für Versionen aus hochfestem legiertem Stahl, entsprechend dem im nächsten Abschnitt beschriebenen ISO-System.

Metrische Schraubenmarkierungen: ISO-Eigenschaftsklassensystem

ISO 898-1 regelt metrische Schrauben und verwendet ein numerisches Eigenschaftsklassensystem anstelle von Radiallinien. Die Klasse ist direkt auf dem Schraubenkopf als zwei durch einen Punkt getrennte Zahlen eingeprägt – zum Beispiel 8,8, 10,9 oder 12,9. Diese Zahlen kodieren sowohl die Mindestzugfestigkeit als auch das Streckgrenzenverhältnis in einer einzigen kompakten Markierung.

Das Lesen der Eigenschaftsklasse ist einfach, sobald die Formel verstanden ist. Die Zahl vor der Dezimalstelle, multipliziert mit 100, ergibt die ungefähre Mindestzugfestigkeit in Megapascal (MPa). Die Nachkommazahl multipliziert mit 10 ergibt die Streckgrenze in Prozent der Zugfestigkeit. Eine Schraube der Klasse 10.9 hat also eine Mindestzugfestigkeit von etwa 1.000 MPa und eine Streckgrenze von etwa 90 % dieses Wertes – das heißt, sie beginnt sich bei etwa 900 MPa dauerhaft zu verformen.

Für metrische Schrauben aus Edelstahl gilt eine separate Kennzeichnungskonvention gemäß ISO 3506. Das Format kombiniert einen Materialcode und eine Festigkeitsbezeichnung: A2-70 bezeichnet Edelstahl 304 mit einer Mindestzugfestigkeit von 700 MPa; A4-70 zeigt 316-Edelstahl in Marinequalität mit dem gleichen Festigkeitsniveau an; A4-80 zeigt Edelstahl 316 bei 800 MPa an. Das Präfix „A“ kennzeichnet austenitischen Edelstahl. Sechskantschrauben aus Edelstahl werden üblicherweise nach den Spezifikationen A2-70 oder A4-70 hergestellt, abhängig von den Korrosionsbeständigkeitsanforderungen der Anwendungsumgebung.

ASTM-Strukturschraubenmarkierungen

ASTM International definiert Standards für Verbindungselemente, die hauptsächlich in Struktur- und Bauanwendungen verwendet werden. Im Gegensatz zum SAE-Radialliniensystem oder dem ISO-Zahlensystem sind ASTM-Schrauben typischerweise mit alphanumerischen Güteklassenbezeichnungen gekennzeichnet, die direkt auf dem Schraubenkopf eingeprägt sind, zusammen mit einem Herstellerkennzeichen.

ASTM A307 deckt Schrauben aus Kohlenstoffstahl für allgemeine strukturelle Zwecke ab. Schrauben der Güteklasse A tragen über die Herstellermarkierung hinaus keine spezifische Kennzeichnung; Schrauben der Güteklasse B für Flanschrohrverbindungen werden ebenfalls gekennzeichnet. Hierbei handelt es sich um Verbindungselemente mit relativ geringer Festigkeit für unkritische Strukturverbindungen.

ASTM A325 ist der Standard für hochfeste Strukturschrauben, die in Stahl-Stahl-Verbindungen verwendet werden. Der Schraubenkopf trägt die Aufschrift „A325“ und das Identifikationssymbol des Herstellers. Diese Schrauben haben eine Mindestzugfestigkeit von 120.000 PSI für Durchmesser bis zu 1 Zoll und sind die Standardspezifikation für den Stahlbau in Nordamerika.

ASTM A490 deckt ultrahochfeste Strukturschrauben mit einer Mindestzugfestigkeit von 150.000 PSI ab. Der Kopf ist mit „A490“ gekennzeichnet. Diese sind für die anspruchsvollsten Strukturverbindungen spezifiziert – schwere Stahlrahmen, Brückenkonstruktionen und Industriekonstruktionen, die erheblichen dynamischen Belastungen ausgesetzt sind.

Ein wichtiger Unterschied: ASTM-Schrauben dürfen niemals durch SAE-Schrauben scheinbar ähnlicher Festigkeit ersetzt werden, ohne sicherzustellen, dass sowohl die mechanischen Eigenschaften als auch die Maßnormen übereinstimmen. Die Standards wurden für unterschiedliche Endnutzungsumgebungen entwickelt und ihre Äquivalenz ist nicht direkt.

Muttermarkierungen: Das Clock Position System

Mutternmarkierungen folgen einer anderen Logik als Schraubenmarkierungen, teils, weil die flache Auflagefläche einer Sechskantmutter weniger Markierungsfläche bietet als ein Schraubenkopf, und teils, weil Muttern verschiedener Güteklassen häufig austauschbar verwendet werden, sodass eine visuelle Identifizierung auf der Auflagefläche unpraktisch ist. Das SAE-System behebt dieses Problem mit einer Markierung der Uhrposition auf einer der Sechskantflächen.

Gemäß SAE J995 wird die Güteklasse einer Sechskantmutter durch eine einzelne radiale Markierung auf einer Fläche angezeigt, die so positioniert ist, dass sie der Stundenposition auf einem Zifferblatt entspricht, das der Güteklasse entspricht. Eine Mutter der Güteklasse 5 trägt eine Markierung an der 5-Uhr-Position. Eine Mutter der Güteklasse 8 trägt eine Markierung an der 8-Uhr-Position. Dies ermöglicht die Identifizierung der Sorte, selbst wenn die Lagerfläche an einer Oberfläche oder Unterlegscheibe anliegt.

Die Markierungen können entweder erhaben (bei der Umformung eingeprägt) oder eingekerbt (nach der Umformung eingeprägt) sein – beides ist gemäß der Norm zulässig. Einige Muttern tragen auch ein Herstellerkennzeichen auf der Lagerfläche oder auf einer angrenzenden Fläche.

ASTM A563 regelt die Kennzeichnungsanforderungen für strukturelle Sechskantmuttern, die in Verbindung mit A325- und A490-Schrauben verwendet werden. Nach dieser Norm wird die Mutternsorte durch eine Kombination aus arabischen Ziffern und Buchstaben identifiziert, die auf der Oberfläche der Mutter eingeprägt sind. Eine detaillierte Aufschlüsselung der spezifischen Bewertungsanforderungen und Notenbezeichnungen finden Sie unter Die offizielle Standardspezifikation von ASTM A563 für Muttern aus Kohlenstoffstahl und legiertem Stahl liefert die maßgebliche Referenz. Sechskantmuttern aus Edelstahl entsprechen ISO 3506-2 und sind mit demselben Materialcode A2 oder A4 wie die entsprechende Schraube gekennzeichnet, sodass die Korrosionsbeständigkeitsklassifizierung auf beiden Gegenkomponenten sichtbar ist. Sechskant-Flanschmuttern Je nach Produktionsprozess des Herstellers sind Güteklassenmarkierungen auf der Flanschfläche oder der Sechskantfläche angebracht.

Oberflächenbeschaffenheit und Beschichtungsspuren

Über die Festigkeitsklasse hinaus weisen Befestigungsmarkierungen manchmal auf die Oberflächenbehandlung hin – die Beschichtung oder Endbearbeitung, die nach der Herstellung aufgetragen wird, um Korrosionsbeständigkeit, Schmierfähigkeit oder bestimmte elektrische Eigenschaften zu gewährleisten. Diese Noten sind weniger standardisiert als Notennoten, folgen aber erkennbaren Konventionen.

Verzinkung (galvanisch): Wird oft durch das Suffix „Zn“ oder einen Farbcode angezeigt (normalerweise klar/silber für Standard-Zinkplatten). Es gibt keine universelle Stempelmarkierung, aber in der Produktdokumentation und Verpackung wird der Beschichtungsstandard angegeben (z. B. ISO 4042 oder ASTM B633).

Feuerverzinkung: Erzeugt eine dicke Zinkschicht, erkennbar an der matten, leicht rauen Textur. Verzinkte strukturelle Verbindungselemente gemäß ASTM A153 werden in Beschaffungsdokumenten spezifiziert und nicht auf dem Verbindungselement selbst gekennzeichnet, da die Beschichtungsdicke eine zusätzliche Prägung bei kleineren Durchmessern unpraktisch macht.

Edelstahlsorten: Wie im Abschnitt zur metrischen Kennzeichnung beschrieben, geben die A2- und A4-Kennzeichnungen auf Schraubenköpfen und Mutterflächen direkt Auskunft über Material und Korrosionsbeständigkeitsklasse. Dies ist das deutlichste Beispiel für eine Oberflächen-/Materialeigenschaft, die direkt im Markierungssystem für Befestigungselemente kodiert ist.

Schwarzoxid / Phosphat: Diese Konversionsbeschichtungen bieten eine minimale Korrosionsbeständigkeit und werden typischerweise aus ästhetischen Gründen oder für milde Innenanwendungen verwendet. Es gibt keine standardisierte Kennzeichnung; Die Identifizierung erfolgt durch Sichtprüfung der dunkelmatten oder schwarzen Oberflächenbeschaffenheit in Kombination mit der Produktdokumentation.

Wenn die Oberflächenbeschaffenheit das Drehmoment-Spannungs-Verhältnis beeinflusst – wie es bei geschmierten oder gewachsten Verbindungselementen der Fall ist –, wird die Beschichtungsspezifikation zu einem entscheidenden Element des Installationsverfahrens und nicht nur zu einer Korrosionsbetrachtung. Trockenfilmgeschmierte Verbindungselemente tragen in der Produktdokumentation häufig den Hinweis „Wachs“ oder „Teflon“ anstelle einer eingeprägten Markierung.

Verwendung von Markierungen zur Beschaffungsüberprüfung

Für Einkäufer und Qualitätsmanager, die Verbindungselemente in großen Mengen beschaffen, sind Kopfmarkierungen das erste Überprüfungsinstrument für die Eingangskontrolle. Eine Lieferung von Schrauben, die angeblich der Güteklasse 8 oder der Festigkeitsklasse 10.9 angehören, sollte vor der Aufnahme ins Lager anhand der Kennzeichnungsspezifikationen stichprobenartig überprüft werden. Die visuelle Kennzeichnungsüberprüfung dauert pro Stück nur wenige Sekunden und deckt die häufigsten Formen von Falschdarstellungen der Güteklasse oder Verpackungsfehlern auf.

Die beiden wichtigsten Beschaffungsprüfungen sind: Erstens muss sichergestellt werden, dass die Sortenkennzeichnung genau mit den Kaufspezifikationen übereinstimmt. Zweitens: Stellen Sie sicher, dass neben der Sortenkennzeichnung auch ein Herstellerkennzeichen vorhanden ist. Eine Schraube mit Gütelinien, aber ohne Herstellerkennzeichnung erfüllt nicht die vollständigen Anforderungen von SAE J429 oder ISO 898-1 und kann im Falle eines Qualitätsmangels nicht zurückverfolgt werden. Nicht gekennzeichnete Schrauben sollten unabhängig von mündlichen oder Verpackungsansprüchen als Schrauben der Güteklasse 2/Festigkeitsklasse 5.8 behandelt werden.

Auch die Qualitäten von Muttern und Schrauben müssen korrekt aufeinander abgestimmt sein. Als allgemeine Regel gilt, dass die Qualität der Mutter gleich oder größer als die Qualität der Schraube sein muss. Wenn Sie eine Mutter der Klasse 5 mit einer Schraube der Klasse 8 kombinieren, verbleibt die Verbindung mit der schwächeren Komponente als Fehlerstelle, wodurch der Zweck der Verwendung der höherwertigen Schraube zunichte gemacht wird. Selbstsichernde Muttern tragen Qualitätskennzeichnungen gemäß den gleichen SAE- und ISO-Konventionen wie Standard-Sechskantmuttern; Ihre Sperrfunktion verändert weder die Klasseneinstufung noch die Übereinstimmungsanforderung.

Schließlich dürfen SAE- und metrische Verbindungselemente niemals in derselben Verbindung gemischt werden. Trotz offensichtlicher Ähnlichkeiten in der Festigkeit, beispielsweise zwischen SAE Grade 5 und ISO 8.8, sind die Gewindeformen und -steigungen nicht kompatibel. Das Eindrehen einer metrischen Schraube in ein SAE-Gewindeloch – oder umgekehrt – führt zu einer Verbindung, die zusammengebaut aussieht, aber nur einen Bruchteil ihrer Nenntragfähigkeit trägt. Um dies zu verhindern, gibt es Markierungssysteme: Eine mit radialen Linien markierte Schraube ist eine Zoll-Serie; Eine mit einer Eigenschaftsklassennummer gekennzeichnete Schraube ist metrisch. Diese Unterscheidung ist auf jedem markierten Verbindungselement in weniger als einer Sekunde sichtbar.