mini|Schrauben mit diversen Köpfen und Gewinden mini|Schraubenabmessungen: (a) Länge in mm, (b) Durchmesser in mm

Eine Schraube ist ein mechanisches Bauteil zur (lösbaren) Befestigung von zwei oder mehr anderen Bauteilen, bestehend aus Schraubenantrieb, meist ein Schraubenkopf (Ausnahme: Gewindestift) und einem zylindrischen Schaft mit einem Gewinde. Für leichteres Einschrauben kann die Spitze kegelig verjüngt sein.

Die beiden Hauptgruppen sind selbstformende Schrauben (umgangssprachlich „Holzschrauben“: mit Spitze, das Gegengewinde wird beim Eindrehen in das Werkstück aus Holz, Kunststoff oder Metall gedrückt) und Schrauben mit Regelgewinde (umgangssprachlich „Metall-“ oder „Maschinenschrauben“: zylindrisch). Das Gegengewinde wird in der Regel vor der Verschraubung in das Werkstück, meist Metall oder Kunststoff, geschnitten.

Schrauben sind in vielen Formen genormte Maschinenelemente.

Die Grafik zeigt die Bezeichnung der Abmessungen von Schrauben. Die Länge bezieht sich in der Regel auf den Teil der Schraube, der nach dem vollständigen Einschrauben nicht mehr zu sehen ist. Die „Breite“ ist der Durchmesser inklusive Gewinde. Bei „metrischen Schrauben“ steht ein „M“ vor der Durchmesserangabe.

Eine mit einer Schraube hergestellte Verbindung ist in der Regel reversibel und lösbar. Ausnahmen stellen hier z. B. Schraubenantriebe dar, die nur in Einschraubrichtung einen Kraftschluss ermöglichen (etwa als Manipulationssicherung) – diese können ohne spezielle Werkzeuge (Ausdreher) nicht wieder gelöst werden.

Geschichte Im ersten Jahrhundert v.Chr. waren im Mittelmeerraum Spindelpressen aus Holz zum Auspressen von Öl- und Weinfrüchten bekannt. Diese Pressen geben eine frühe Auskunft von der Umwandlung einer Drehbewegung zwischen Schraube und Mutter in eine Längsbewegung zwischen beiden und den ältesten Hinweis auf die Kraftverstärkung (Keilwirkung zwischen den Gewindegängen; Prinzip der schiefen Ebene) mittels Schraube (und Mutter).

Erste Metallschrauben wurden vereinzelt in der römischen Antike angefertigt, wie beispielsweise die Nadelhalter an mehreren Zwiebelknopffibeln aus dem 4. Jahrhundert, die als von den Römischen Kaisern vergebene prunkvolle Rangabzeichen nicht nur aus wertvollen Metallen, sondern auch technisch besonders aufwändig gestaltet waren. Ebenso wurden zu Beginn des 15. Jahrhunderts Metallschrauben in Europa gefertigt, die sich aber wegen ihres hohen Preises ebenfalls nicht allgemein durchsetzen konnten. Erst die Industrialisierung im 18. Jahrhundert ermöglichte die preiswerte und massenhafte Herstellung und weite Verbreitung von Schrauben. Nachfolgend eine Zeittafel der neuzeitlichen Errungenschaften:

1770: Der englische Werkzeugmacher Jesse Ramsden (1735–1800) baut die erste zufriedenstellende Drehmaschine. 1797: Der britische Ingenieur Henry Maudslay (1771–1831) lässt sich eine Gewindeschneidmaschine patentieren. 1798: Der Amerikaner David Wilkinson lässt sich eine ähnliche Maschine in den USA patentieren. ab 1800: Herstellung und Verwendung von Handschraubenziehern. um 1841 führte Joseph Whitworth in Großbritannien die Norm mit einer Flanke von 55° ein, das spätere Whitworth-Gewinde. um 1864 entstand auf Vorschlag von William Sellers eine Gewindenorm mit 60° in den USA als US Standard. um die gleiche Zeit gab es abweichende Normen und Flankenwinkel in Deutschland, in Frankreich und in der Schweiz. 1908: Der Kanadier Peter Lymburner Robertson (1879–1951) führt den Schraubenkopf mit Innenvierkant „Robertson-Schraube“ ein, der in den Vereinigten Staaten von Amerika zum Standard wird. 1930er: Der Amerikaner Henry F. Phillips kauft die Phillipsschraubenpatente von John P. Thompson, Portland, Oregon, für einen Kreuzschlitz-Schraubenkopf und Schraubenzieher (patentiert 1933).

Typologien Schrauben ohne Kopf besitzen keine Verdickung am Ende, die als Antrieb dienen kann. Gewindestangen als Meterware können beliebig abgelängt werden und werden dann auch als Gewindestift oder Gewindebolzen bezeichnet. Stockschrauben sind Gewindestangen, die sowohl ein feines (Maschinen-) als auch ein grobes (Holz-)​Gewinde auf der gegenüberliegenden Seite besitzen.

Bei Schaftschrauben (Schrauben mit Teilgewinde) ist nur ein Teil des Schafts mit einem Gewinde versehen. An einem ihrer Enden (bei der Schaftschraube am gewindefreien Ende) befindet sich in der Regel ein Schraubenkopf. Über das „Kinn“ des Schraubenkopfes (die untere Ringfläche) erfolgt die Kraftübertragung auf das zu befestigende Bauteil. An einem Ende der Schraube (bei der Kopfschraube am Kopf) befindet sich der sogenannte Drehantrieb; dieser besitzt eine passende Kontur für den Formschluss mit dem Werkzeug, meist einem Schraubenzieher, einem Schraubenschlüssel oder auch Bit, mit dem die Schraube ein- und ausgedreht werden kann. Daneben existieren auch Schrauben, die per Hand gedreht werden und am Kopf über eine Rändelung, Flügel oder einen Sterngriff oder vergleichbares verfügen (vgl. Blattschraube).

Schrauben unterscheiden sich unter anderem durch das Gewinde und ihre Anwendung: Metall- oder Maschinenschrauben: Schaft und Kontur des Gewindes sind in der Regel zylindrisch, haben also einen gleichbleibenden Durchmesser. Sie benötigen zum Einschrauben ein passendes Gegengewinde, etwa in einer Mutter oder einer Gewindebohrung. Die zum Halten des Werkstücks nutzbare Länge wird als Klemmlänge bezeichnet. Selbstformende/‑schneidende Schrauben Holzschrauben und Spanplattenschrauben tragen ein grobes Spitzgewinde, das sich zu einer Spitze verjüngt oder in einem Bohrkopf endet. Moderne Holz- und Spanplattenschrauben haben ebenso wie manche Kunststoffschrauben sowie Trockenbauschrauben zum Einschrauben in Gips ein tief eingeschnittenes Spitzgewinde mit großer Steigung. Die oft konische Form weitet das Einschraubloch und der Gegendruck schafft durch Verformung/Verdrängung Formschlüssigkeit. Schrauben, die zum Einschrauben in vorgebohrte Löcher gedacht sind, werden auch ohne Spitze angeboten. Blechtreibschrauben sowie Trockenbauschrauben zum Einschrauben in Trockenbauprofile besitzen ein feines Spitzgewinde, das sich ebenfalls zu einer Spitze verjüngt oder in einem Bohrkopf endet. Sie formen in Blech ihr Gegengewinde selbst. Auch spitz endende Schrauben können dünnes Blech selbsttätig durchstoßen. Selbstformende Schrauben für Metall besitzen einen leicht konischen Gewindeansatz, häufig mit einem leicht dreikantigem Querschnitt. Sie drücken ihr eigenes Gegengewinde beim Einschrauben in Löcher weicher Metalle wie Aluminiumguss. Selbstschneidende Schrauben haben Nuten über einen Teil ihrer Länge und können ihr Gegengewinde beim Eindrehen in Metall selber spanend schneiden.

Schraubenkopfformen Die Kopfform wird nach folgenden Kriterien unterschieden: Rand: rund, vielkantig (meistens sechs–;, seltener vierkantig) oder gerändelt (sehr selten: Rändelkopf)– siehe Abbildungen 1 bis 4 Oberseite, Rand und Unterseite im Schnitt Oberseite: eben, eben-gerundet, kugelig (maximal halbkugelig), kegelig– siehe Abbildungen 5 bis 7 Rand: meistens zylindrisch, seltener schwach konisch– siehe Abbildungen 8 und 9 Unterseite: meistens flach, häufig kegelig (Senkkopf)– siehe Abbildungen 10 und 11 Kopfhöhe Außenmaß (‑durchmesser)

In der Regel sind mehrere dieser Formkriterien für einen bestimmten Schraubenkopf anzuwenden. Beispielsweise hat der Kopf einer Linsensenkkopfschraube (Abbildung 12) üblicherweise eine flachkugelige Oberseite und eine kegelige Unterseite. Es gibt auch Fälle mit mehreren Formen nur eines Kriteriums. Der Schraubenkopf in Abbildung 13 hat zwei Randformen: Im unteren Teil ist er zylindrisch, im oberen Teil sechskantig. In der Oberseite des Kopfes befindet sich i.d.R. (außer bei Sechskantschrauben u.ä.) eine Aussparung für den Drehantrieb (siehe unten), was die Zahl seiner Erscheinungsformen weiter vergrößert.

Schraubenkopfantriebe

Die häufigsten Profile am Schraubenkopf zum Ansatz eines Schraubenziehers oder Schraubenschlüssels sind: Schlitzkopf Außensechskant Außenvierkant Quadrat Rechteck Innensechskant (Inbus) Innensechsrund (Torx); bei Torx Plus Security mit fünf anstatt sechs Spitzen Innenvielzahn (XZN) Innenvierkant (Robertson, verbreitet in Nordamerika und im Lüftungsbau) Kreuzschlitz (Phillips und Pozidriv)

Länge Die Längenangabe bei Schrauben bezieht sich in der Regel auf den Teil der Schraube, der nach dem vollständigen Einschrauben nicht mehr zu sehen ist. Dies ist also die Länge des Gewindes zuzüglich des eventuell gewindelosen Teils des Schafts sowie des eventuell konischen Übergangs zum Schraubenkopf. Bei Schrauben mit Senkkopf wird die Länge ab der Oberseite des Kopfes gemessen.

Die benötigte Länge ergibt sich aus der vorgesehenen Einschraubtiefe im Grundmaterial bzw. der Höhe einer Standardmutter zuzüglich der Stärke der zu befestigenden Bauteile. Die Länge einer Schraube wird meist in Millimetern angegeben.

Material der Schrauben Metalle, Kunststoffe, Holz Schrauben werden meist aus Stahl gefertigt. Weitere Werkstoffe sind Titan, Aluminium, Messing, Kunststoff und historisch sowie für Kinderbaukästen auch Holz.

Stahlschrauben erhalten heute meist eine Korrosionsschutz-Beschichtung. In besonders korrosiven Umgebungen werden Messing-, Edelstahl- oder bei geringer Belastung auch Kunststoffschrauben eingesetzt.

In Frage kommen grundsätzlich folgende Materialien: Stahl, von einfachem Baustahl bis zu rostfreiem Edelstahl Legierungen wie Messing und andere Buntmetalllegierungen Nichteisenmetalle wie Kupfer, Titan, Aluminium (z.B. in Verbindung mit Magnesium­bauteilen) Kunststoff Verbundwerkstoff (Faserverbundmaterialien) Holz, heute meist nur noch zu dekorativen Zwecken

Korrosionsschutz mini|Durch Stückverzinkung vor Korrosion geschützte Schrauben mini|Rostfreie Schraube an einem Pfosten im Außenbereich mini|Durch Witterungseinfluss korrodierte Schraubverbindung an einer Straßenlampe

Korrosionsarme bzw. rostfreie Schrauben bestehen aus nichtrostendem Stahl, Nickellegierungen, Kupferlegierungen (Messing), Kunststoffen, gelegentlich Aluminium, Titan oder neuerdings auch aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff („Carbon“). Einfache Stahlschrauben dagegen benötigen eine Schutzbeschichtung, wenn sie nicht unter korrosionsfreien oder -armen Bedingungen verwendet werden. Mögliche Verfahren der Oberflächenbehandlung sind: Brünierung (geschwärzte Schrauben), dabei wird eine dünne, festanhaftende dunkelbraune bis schwarze Oxidschicht (Eisenoxiduloxid – Fe3O4) durch Tauchen in eine erhitzte, stark alkalische Salzlösung erzeugt. Norm dazu: DIN 50938. Der erzielte Korrosionsschutz ist schwach, er dient eher optischen Gründen. Phosphatierung, dabei wird auf der Oberfläche chemisch oder elektrochemisch eine Phosphatschicht erzeugt. Schwacher Korrosionsschutz, vorwiegend bei Anforderungen an die Haftfähigkeit z.B. von Putz verwendet (z.B. Schnellbauschrauben-Trockenbau) bzw. im Automobilbau für Motorschrauben, die ohnehin keiner Korrosion ausgesetzt sind wie z.B. Pleuel- und Zylinderkopfschrauben. Vorteilhaft werden dabei die gute Einstellbarkeit der Reibungszahlen sowie die hohe Belastungsfähigkeit der Phosphatschicht ausgenutzt. Norm hierzu: EN 12476 Stückverzinkung: Stückverzinkte Schrauben („tZn“) gemäß der Norm EN ISO 10684 werden in den Größen M8 bis M64 hergestellt. Sie besitzen eine mittlere Mindestzinkschichtdicke von 50 Mikrometer und kommen in der Regel im Stahl- und Metallbau zum Einsatz. Stückverzinkte Schrauben sind auch bei Außeneinsatz für Jahrzehnte vor Korrosion geschützt. Galvanische Verzinkung: Galvanisch verzinkte Schrauben („galZn“) gemäß EN ISO 4042 und EN ISO 2081 sind sehr verbreitet und z.B. in Baumärkten erhältlich. Ihre handelsübliche Zinkschichtdicke beträgt 5 Mikrometer. Aus diesem Grund sind galvanisch verzinkte Schrauben nur für temporäre Einsätze im Außenbereich geeignet.