Diese Gewindelänge hat niemand gewählt: Es sind zwei Durchmesser plus sechs

Eine Warnung, bevor irgendetwas davon nützlich ist. Alle Zahlenwerte auf dieser Seite stammen aus der Erstausgabe von 1976, die zurückgezogen ist. Die aktuelle Ausgabe ist ISO 888:2012; ihr Vorwort bezeichnet sie als technische Überarbeitung, und wir haben nur Deckblatt, Inhaltsverzeichnis und Vorwort gelesen. Eine dritte Ausgabe ist in der Abstimmung. Lesen Sie das Folgende also als Gestalt der Sache, nicht als aktuelles Maß für eine Zeichnung.

Diese Seite klärt außerdem etwas, das diese Website offengelassen hatte. Ein früherer Beitrag über die fünf Steigungen des Gewindeauslaufs gab an, dass wir ISO 888 nicht gelesen hatten – das Dokument, das seine eigene Quellnorm für Nenn- und Gewindelängen nennt. Wir haben die Erstausgabe jetzt vollständig gelesen, denn bei zwei gedruckten Seiten ist die kostenlose Leseprobe das ganze Dokument.

Die Gesamtlänge ist eine Sprosse, keine Zahl

Abschnitt 3 der Ausgabe von 1976 fasst 54 Nennlängen in einer Tabelle zusammen, von 2 mm bis 300 mm und in einer parallelen Spalte von 1/16 in bis 12 in. Das ist die ganze Antwort auf die zweite Hälfte der Forumsfrage. Man legt keine Länge fest. Man nimmt die erste Sprosse, die die Verbindung überbrückt.

Zwölf der 54 sind in Klammern gedruckt, und die Norm sagt in einer Zeile, was das bedeutet: „Eingeklammerte Längen sind möglichst zu vermeiden.“ (sinngemäß übersetzt) Die eingeklammerten metrischen Werte sind 7, 9, 11, 18, 22, 28, 32, 38, 95, 105, 115 und 125.

Dieser eine Satz erklärt viel Einkaufsverhalten. Eine 20-mm-Schraube und eine 22-mm-Schraube stehen beide in der Norm, doch die eine ist eine Sprosse, die jeder auf Lager hat, und die andere eine Sprosse, die die Norm selbst zu vermeiden bittet. Wenn ein Angebot für eine 18 oder eine 38 mit längerer Lieferzeit und höherem Preis zurückkommt als die Größen daneben, liegt der Grund in der Tabelle.

Die Norm sagt auch nicht, ab wo die Länge gemessen wird. Sie verweist dafür auf ein anderes Dokument: „Zur Bemaßung der Nennlängen siehe ISO 225.“ (sinngemäß übersetzt) Wir haben ISO 225 nicht gelesen und zitieren nichts daraus. Das ist wichtiger, als es klingt, denn bei einem Senkkopf schließt die Länge den Kopf meist ein und bei einem Sechskantkopf meist nicht.

Die beiden Spalten sind keine Umrechnungen voneinander

Der Anwendungsbereich sagt es selbst, und man überliest es leicht: „Tabelle 1 gibt die vergleichbaren Grundlängen in beiden Systemen an, die Werte sollen jedoch nicht identisch sein.“ (sinngemäß übersetzt) Vergleichbar, nicht gleich. Die folgende Rechnung ist unsere, und sie zeigt, wie weit von gleich.

• Gleich die erste Zeile paart 2 mm mit 1/16 in, also 1,5875 mm. Der metrische Wert ist 26 % größer. Das ist die größte relative Abweichung der Tabelle, und sie steht in der ersten Zeile
• Die größte absolute Abweichung liegt nahe am oberen Ende: 220 mm gegenüber 9 in, also 228,6 mm. Die metrische Sprosse ist 8,6 mm kürzer
• Zwei Zeilen weiter kehrt sich das Vorzeichen um. 260 mm gegenüber 10 in, also 254 mm, und nun ist die metrische Sprosse 6 mm länger
• Zwischen 130 mm und 300 mm wechselt das Vorzeichen der Differenz sechsmal
• Elf metrische Längen haben überhaupt kein Zoll-Gegenstück: 7, 9, 18, 32, 38, 60, 85, 115, 125, 160 und 240

Es sind also zwei unabhängige Leitern, nebeneinander gedruckt, die sich gegenseitig kreuzen. Eine 9-in-Schraube ist keine 220-mm-Schraube mit anderem Etikett.

Die Gewindelänge ist Arithmetik

Nun zur ersten Hälfte der Forumsfrage, den dreißig zusätzlichen Gängen. Abschnitt 4 sagt, die Gewindelängen in den Tabellen seien berechnet worden, und gibt die Formeln an.

Als Antwort auf die Frage gelesen, ist das unverblümt. Die Zahl der Gewindegänge an einer Schraube hat nichts mit Ihrer Verbindung zu tun. Sie ergibt sich aus dem Durchmesser und daraus, in welchen der drei Längenbereiche die Schraube fällt. Eine M12 mit 60 mm Länge und eine M12 mit 120 mm Länge tragen dieselben 30 mm Gewinde; die zweite hat lediglich 60 mm mehr glatten Schaft. Niemand hat dieses Gewinde für die Mutter ausgelegt, die Sie daraufsetzen werden.

Deshalb sind die überzähligen Gänge hinter der Mutter keine Verschwendung in dem Sinn, den die Frage unterstellt. Sie sind das, was übrig bleibt, wenn eine feste Gewindelänge auf eine Sprosse trifft, die Sie aus einem anderen Grund gewählt haben.

Eine weitere Folge ist erwähnenswert. Überschreitet man die Grenze von 125 mm, wird das Gewinde bei jedem Durchmesser sprunghaft 6 mm länger. Überschreitet man 200, kommen weitere 13 mm hinzu. Zwei Schrauben gleichen Durchmessers, eine mit 120 mm und eine mit 130 mm, unterscheiden sich also in der Gewindelänge um 6 mm zusätzlich zu den 10 mm Unterschied in der Gesamtlänge. Der glatte Schaft wächst nur um 4 mm.

Achtundachtzig von neunundachtzig Feldern

Die Zuordnungstabelle gibt b für jeden Durchmesser von 1,6 bis 150 mm in jedem der drei Längenbereiche an. Nicht jede Kombination existiert: Die kleinsten Größen erscheinen nur im ersten Bereich und die größten nur im dritten. Zählt man die Felder, die eine Zahl tragen, sind es 89.

Wir haben jedes gegen die Formel seines Bereichs geprüft. Achtundachtzig stimmen exakt. Die Ausnahme ist das erste Feld der Tabelle:

Wir haben dieses Feld an einem gerenderten Bild der gedruckten Seite geprüft, statt der Textextraktion zu vertrauen, denn ein Scan von 1976 ist genau die Quelle falscher Auffälligkeiten. Dort steht 9. Die naheliegende Lesart: Eine Tabelle in ganzen Millimetern kann keine 9,2 aufnehmen, und 1,6 ist der einzige Durchmesser der Reihe, der keine ganze Zahl ist. Wir behaupten nicht, dass das der Grund des Ausschusses war, nur dass es das eine Feld ist, in dem Rechnung und Druck nicht übereinstimmen.

Die Zollformeln dagegen gehen jedes Mal exakt auf, weil ein Viertelzoll, zu einem doppelten Bruchdurchmesser addiert, immer noch ein glatter Bruch ist. Die Zoll-Zuordnungstabelle haben wir nicht am Bild geprüft und zitieren kein Feld daraus.

Die metrischen Konstanten sind die Zollkonstanten, abgerundet

Legt man die beiden Hälften der Formeltabelle nebeneinander, fällt etwas auf. Das ist unsere Rechnung, keine Aussage der Norm.

• 1/4 in sind 6,35 mm. Die metrische Konstante ist 6
• 1/2 in sind 12,7 mm. Die metrische Konstante ist 12
• 1 in sind 25,4 mm. Die metrische Konstante ist 25
• 5 in sind 127 mm. Die metrische Bereichsgrenze ist 125
• 8 in sind 203,2 mm. Die metrische Bereichsgrenze ist 200

Alle fünf wurden auf ganze Millimeter abgeschnitten statt auf den nächsten Wert gerundet, weshalb aus 12,7 die 12 wurde und nicht die 13. Die Norm sagt nicht, welches System zuerst da war, und wir behaupten nicht, es zu wissen. Sagen können wir, dass die metrischen Gewindelängen dieser Ausgabe 0,35 bis 0,7 mm kürzer sind, als es die Zollregel für dieselbe Schraube ergäbe.

Fünf Mitgliedsorganisationen stimmten dagegen, sie zur Norm zu machen

Das Vorwort der Ausgabe von 1976 ist eine Seite Geschichte, wie sie die meisten Normen nicht mehr drucken. ISO 888 begann nicht als Internationale Norm. Vor 1972 wurde diese Arbeit als ISO-Empfehlung veröffentlicht, und diese hier „ersetzt die ISO-Empfehlung R 888-1968, mit der sie technisch identisch ist“ (sinngemäß übersetzt). Die obigen Zahlen stammen also von 1968.

Dann nennt das Vorwort Namen, in drei Listen.

• 33 Mitgliedsorganisationen stimmten der Empfehlung zu
• Zwei lehnten sie aus technischen Gründen ab: Frankreich und die Vereinigten Staaten
• Fünf lehnten die Umwandlung der Empfehlung in eine Internationale Norm ab: Kanada, Frankreich, Japan, die Niederlande und die Vereinigten Staaten

Liest man die dritte Liste gegen die erste, zeigt sich der interessante Teil. Drei der fünf, Kanada, Japan und die Niederlande, stehen auf der Liste der Zustimmenden. Mit dem Inhalt waren sie einverstanden, gegen die Hochstufung stimmten sie. Die Norm erschien trotzdem, im Mai 1976, und blieb sechsunddreißig Jahre in Kraft.

Wir wissen nicht, warum irgendeine von ihnen so abgestimmt hat. Das Dokument nennt keine Gründe, und wir werden aus einer Liste von Ländernamen keine Geschichte über Zolltabellen und nationale Interessen erfinden. Die Tatsache ist für sich genommen wertvoll: Ein Dokument, das etwas so Unstrittiges festlegt wie die Länge einer Schraube, erschien mit fünf Mitgliedsorganisationen, die nachweislich dagegen waren.

Was die aktuelle Ausgabe geändert hat und was wir Ihnen nicht sagen können

ISO 888:2012 ist die zweite Ausgabe, sechs Seiten, aus ISO/TC 2/SC 7, zuletzt 2023 bestätigt und jetzt im Stadium 90.92, zur Überarbeitung vorgesehen. Ihr Vorwort sagt, dass sie „die erste Ausgabe (ISO 888:1976) zurückzieht und ersetzt, die technisch überarbeitet wurde“ (sinngemäß übersetzt). Unsere Leseprobe endet bei diesem Vorwort, daher haben wir keinen Abschnitt und keine Tabelle daraus.

Drei Dinge lassen sich von außen sagen. Erstens hat sich der Titel geändert. Der Titel von 1976 endet mit „and thread lengths for general purpose bolts“; der Titel von 2012 lässt diesen Zusatz weg, und das Inhaltsverzeichnis fügt eigene Unterabschnitte für Schrauben ohne Kopf und Gewindestifte sowie für Stiftschrauben und ähnliche Verbindungselemente hinzu. Der Teil zur Gewindelänge wurde breiter.

Zweitens sagt die eigene Zusammenfassung der ISO zur Ausgabe 2012, dass sie „für Schrauben, Bolzen und Stiftschrauben mit metrischem ISO-Gewinde nach ISO 68-1 gilt“ (sinngemäß übersetzt). Die Zolltabellen sind verschwunden.

Drittens wächst das Dokument weiter. Zwei Seiten 1976, sechs 2012, und die dritte Ausgabe, die jetzt als Entwurf in der Abstimmung ist, hat zwölf. Eine Norm, die nur regelt, wie lang eine Schraube ist, hat sich in fünfzig Jahren versechsfacht und dabei die Hälfte ihres Geltungsbereichs verloren.

Zurück zur Ausgangsfrage

Der Forumsbeitrag fragte zwei Dinge. Das zweite ist oben beantwortet: Die Länge ist eine Sprosse und das Gewinde Arithmetik, die überzähligen Gänge sind also ein Nebenprodukt und keine Konstruktionsentscheidung.

Das erste, ob nur der Teil zwischen Kopf und Mutter Zug trägt, ist eine Frage der Mechanik, und ISO 888 sagt dazu nichts. Sie ist eine Längennorm. Last, Zug oder Verbindungen erwähnt sie nirgends, wo wir gelesen haben. Diese Frage beantworten andere Beiträge dieser Website, nämlich was die Klemmlänge tatsächlich bewirkt und warum sich eine Schraube wie eine Feder verhält.

Was die Längennorm dieser Diskussion hinzufügt, ist das, was übersehen wird: Ob der glatte Schaft oder das Gewinde in Ihrer Verbindung landet, entscheidet die gewählte Sprosse, und der Auslauf zwischen beiden ist fünf Steigungen, die weder das eine noch das andere sind.

Was man mitnehmen sollte

• Die Nennlänge ist eine feste Liste. 54 Werte in der Erstausgabe, 2 bis 300 mm, und 12 davon in Klammern mit dem Hinweis, sie möglichst zu vermeiden
• Die Gewindelänge wird berechnet, nicht gewählt. 2d plus 6, 12 oder 25 mm, je nachdem, in welchen der drei Längenbereiche die Schraube fällt
• Zwei Schrauben gleichen Durchmessers tragen dieselbe Gewindelänge, solange sie im selben Bereich liegen, wie verschieden ihre Gesamtlängen auch sind
• Das Überschreiten von 125 mm fügt 6 mm Gewinde hinzu, bei jedem Durchmesser, und das Überschreiten von 200 mm weitere 13
• 88 der 89 belegten Felder entsprechen exakt der Formel. Die Ausnahme ist d = 1,6 mm, wo 9,2 als 9 gedruckt ist
• Die metrische und die Zollspalte sind keine Umrechnungen. Die Norm sagt, die Werte sollen nicht identisch sein, und in einer Zeile unterscheiden sich die beiden Leitern um 8,6 mm
• All das ist die zurückgezogene Erstausgabe. Die aktuelle zweite Ausgabe ist nur metrisch und technisch überarbeitet, und eine dritte ist in der Abstimmung

Zwei gedruckte Seiten aus einem 1968 vereinbarten Text, die still entscheiden, wie viel von jeder Schraube im Gebäude Gewinde trägt. Und fünf Mitgliedsorganisationen, die überhaupt nicht wollten, dass daraus eine Norm wird.

Dieser Beitrag behandelt Schritt 2: Gewinde. Die vollständige Reihenfolge lautet Grundwerkstoff, Gewinde, Kopf, Antrieb, Oberfläche und Dokumentation. Warum eine andere Reihenfolge Nacharbeit verursacht, erläutert der englische Beitrag Specifying a screw.

Häufige Fragen

Wie wird die Länge einer Schraube festgelegt?

Sie wird aus einer festen Liste gewählt, nicht berechnet. Die Erstausgabe von ISO 888 listet 54 Nennlängen von 2 mm bis 300 mm auf, und zwölf davon sind in Klammern gedruckt mit der Anweisung, eingeklammerte Längen möglichst zu vermeiden. Ab wo die Länge gemessen wird, überlässt sie ISO 225, die wir nicht gelesen haben.

Wie lang ist der Gewindeteil einer Schraube?

In der Erstausgabe von ISO 888 beträgt er 2d + 6 mm für Nennlängen bis 125 mm, 2d + 12 von 125 bis 200 und 2d + 25 über 200, wobei d der Nenndurchmesser ist. In Zoll ergeben dieselben drei Bereiche 2d + 1/4, 2d + 1/2 und 2d + 1. Das ist die zurückgezogene Erstausgabe; die aktuelle wurde technisch überarbeitet.

Warum haben Schrauben mehr Gewinde, als die Mutter braucht?

Weil die Gewindelänge eine Funktion von Durchmesser und Längenbereich ist, nicht von Ihrer Verbindung. Eine M12 mit 60 mm und eine M12 mit 120 mm tragen nach dieser Formel beide 30 mm Gewinde. Die überzähligen Gänge hinter der Mutter sind ein Rest, keine Entscheidung, die jemand über Ihre Baugruppe getroffen hat.

Hat eine längere Schraube ein längeres Gewinde?

Nur wenn sie eine Bereichsgrenze überschreitet. Innerhalb eines Bereichs hängt die Gewindelänge allein vom Durchmesser ab. Über 125 mm wächst das Gewinde bei jedem Durchmesser um 6 mm, über 200 mm um weitere 13 mm. Ansonsten ist die zusätzliche Länge vollständig glatter Schaft.

Welche Schraubenlängen sollte man vermeiden?

Die Erstausgabe druckt zwölf metrische Längen in Klammern und sagt, sie seien möglichst zu vermeiden: 7, 9, 11, 18, 22, 28, 32, 38, 95, 105, 115 und 125 mm. Es sind zulässige Größen, doch die Norm selbst bittet darum, die Nachbarn vorzuziehen, was sich meist in Preis und Verfügbarkeit niederschlägt.

Ist eine 9-Zoll-Schraube dasselbe wie eine 220-mm-Schraube?

Nein. Neun Zoll sind 228,6 mm, die beiden Sprossen unterscheiden sich also um 8,6 mm, die größte Abweichung der Tabelle. Die Norm sagt ausdrücklich, dass die beiden Spalten vergleichbare Längen angeben, die Werte aber nicht identisch sein sollen. Zwei Zeilen weiter kehrt sich das Vorzeichen um: 260 mm sind 6 mm länger als 10 in.

Gilt die Formel für jede Größe der Tabelle?

Für 88 der 89 belegten Felder exakt. Die Ausnahme ist der kleinste Durchmesser, 1,6 mm, wo 2d + 6 den Wert 9,2 mm ergibt und die Tabelle 9 druckt. Wir haben dieses Feld an einem gerenderten Bild der gedruckten Seite geprüft, nicht am extrahierten Text. Die Norm gibt dazu keinen Hinweis.

Ist ISO 888:1976 noch aktuell?

Nein. Sie ist im Stadium 95.99 zurückgezogen und wurde durch ISO 888:2012 ersetzt, die ihr eigenes Vorwort als technische Überarbeitung bezeichnet. Die Ausgabe 2012 hat sechs Seiten, wurde 2023 bestätigt und ist selbst zur Überarbeitung vorgesehen; ein Entwurf der dritten Ausgabe mit zwölf Seiten ist in der Abstimmung.

Deckt ISO 888 noch Zollgrößen ab?

Die Erstausgabe tat es, mit vier Tabellen für beide Systeme. Die Zusammenfassung der ISO zur aktuellen Ausgabe 2012 sagt, sie gelte für Schrauben, Bolzen und Stiftschrauben mit metrischem ISO-Gewinde nach ISO 68-1. Von dieser Ausgabe haben wir nur das Vorwort gelesen, daher beschreiben wir die Änderung und zitieren nichts aus ihren Tabellen.

Quellen

• ISO 888:1976, Bolts, screws and studs, nominal lengths and thread lengths for general purpose bolts. Zurückgezogene Erstausgabe, vollständig aus der kostenlosen Leseprobe gelesen
• ISO 888:2012, die aktuelle zweite Ausgabe. Nur Deckblatt, Inhaltsverzeichnis und Vorwort
• ISO/DIS 888, der Entwurf der dritten Ausgabe; Katalogeintrag mit Stadium und Seitenzahl
• r/AskEngineers, wo die Frage nach der Schraubenlänge und den Gängen hinter der Mutter gestellt wurde

ISO 888:1976 umfasst zwei gedruckte Seiten, und die öffentlich zugängliche Leseprobe enthält sie vollständig: Vorwort, Anwendungsbereich und die Tabellen 1 bis 4. Deshalb kann diese Seite ihre Tabellen zitieren, statt sie zu beschreiben. Sie ist zurückgezogen. Die Katalogangaben wurden auf den eigenen Seiten der ISO im Browser gelesen: ISO 888:1976 ist eine Erstausgabe, Mai 1976, zwei Seiten, ISO/TC 2/SC 7, zurückgezogen im Stadium 95.99; ISO 888:2012 ist eine zweite Ausgabe, April 2012, sechs Seiten, veröffentlicht, 2023 bestätigt, im Stadium 90.92; ISO/DIS 888 ist ein Entwurf der dritten Ausgabe mit zwölf Seiten im Stadium 40.20. Von der Ausgabe 2012 haben wir nur Deckblatt, Inhaltsverzeichnis und Vorwort gelesen; nichts auf dieser Seite ist daher als aktuelles Maß zu verstehen, und wir zitieren keinen Abschnitt und keine Tabelle daraus. Die Aussage, die aktuelle Ausgabe sei nur metrisch, stammt aus der veröffentlichten Zusammenfassung der ISO, nicht aus dem Dokument. Tabelle 1, Tabelle 2, Tabelle 3 und die Abstimmungslisten im Vorwort wurden alle an gerenderten Bildern der gedruckten Seiten geprüft statt an extrahiertem Text, denn ein Scan von 1976 ist die Quelle falscher Lesungen. Tabelle 4, die Zoll-Zuordnungstabelle, wurde nicht am Bild geprüft, und kein Feld daraus wird zitiert. ISO 225 und ISO 68-1 wurden nicht gelesen. Folgendes ist unsere eigene Rechnung, keine Aussage der Norm: die Zählung von 89 belegten Feldern und der Befund, dass 88 der Formel entsprechen, die Beobachtung, dass die metrischen Konstanten und Bereichsgrenzen die auf ganze Millimeter abgeschnittenen Zollwerte sind, der Vergleich der metrischen und der Zoll-Leiter einschließlich der Abweichung von 26 % bei 2 mm und von 8,6 mm bei 220 mm, die Zählung von elf metrischen Längen ohne Zoll-Gegenstück sowie die Seitenzahlen der drei Ausgaben. Für den Eintrag bei d = 1,6 nennen wir keinen Grund und für die Stimme keiner Mitgliedsorganisation; das Dokument nennt beides nicht. Die Frage, wo entlang einer Schraube Zug wirkt, behandelt diese Norm nicht, und sie wird hier nicht beantwortet. Wir haben den Forumsbeitrag gelesen, nicht die Antworten darauf, und es werden keine Unternehmen oder Produktmarken genannt. Diese Seite schließt eine Lücke, die in einem früheren Beitrag angegeben war, der festhielt, dass ISO 888 nicht gelesen worden war; dieser Satz wurde neu geschrieben.