Fertigungsverfahren II: Gewinde, Feinbearbeitung, Erodieren
Wann sind Gewindeeinsätze (z. B. Helicoil®) sinnvoll?
Gewindeeinsätze lohnen sich, wenn das Grundmaterial für ein direktes Gewinde zu weich ist — Aluminium, Magnesium, Kunststoff oder Guss —, wenn eine Verbindung häufig gelöst und wieder montiert wird oder wenn ein ausgerissenes Gewinde repariert werden soll. Sie verteilen die Last auf eine größere Fläche und erlauben höhere Anzugsmomente.
Passende Leistungen
Warum ein Einsatz mehr trägt als das Grundmaterial
Die Tragfähigkeit einer Schraubverbindung wird in weichen Werkstoffen nicht von der Schraube begrenzt, sondern vom Innengewinde. Reißt es aus, versagt die Verbindung, obwohl die Schraube unbeschädigt ist. Ein Gewindeeinsatz setzt genau dort an: Er bringt ein hochfestes Stahlgewinde in das weiche Bauteil ein und überträgt die Last auf ein größeres Außengewinde mit deutlich mehr tragender Fläche.
Zwei Effekte kommen zusammen. Zum einen sinkt die Flächenpressung im Grundmaterial, weil sich die Kraft auf einen größeren Durchmesser verteilt. Zum anderen gleicht der nachgiebige Draht bei Drahtgewindeeinsätzen die Lastverteilung über die Gewindegänge aus — beim direkten Gewinde trägt der erste Gang überproportional viel, was das Ausreißen begünstigt.
Typische Bauarten
- Drahtgewindeeinsätze (Handelsname unter anderem Helicoil®) bestehen aus einem rautenförmig profilierten Edelstahldraht, der zu einer Spirale gewickelt ist. Sie werden in ein spezielles Aufnahmegewinde eingedreht und benötigen wenig Bauraum. Es gibt sie frei drehend und mit Klemmteil als Schraubensicherung.
- Selbstschneidende Gewindebuchsen sind massive Hülsen mit Schneidschlitzen, die ihr Außengewinde beim Einbau selbst erzeugen. Sie sind robust gegen Fehlbedienung und gut für Guss und Kunststoff geeignet.
- Einpress- und Einklebebuchsen kommen ohne Außengewinde aus und eignen sich für Bauteile, die kein tragfähiges Gegengewinde hergeben.
- Blindnietmuttern erzeugen ein belastbares Gewinde in dünnem Blech, das für ein Direktgewinde zu dünn wäre.
Alle Bauarten verlangen ein definiertes Aufnahmemaß. Die Bohrungs- und Gewindevorgaben stammen vom Hersteller des Einsatzes und sind nicht untereinander austauschbar.
Wann sich der Aufwand lohnt — und wann nicht
Sinnvoll sind Einsätze bei häufig gelösten Verbindungen wie Wartungsdeckeln, bei hohen Anzugsmomenten in Leichtmetall, bei geringer verfügbarer Einschraubtiefe, bei Reparaturen ausgerissener Gewinde ohne Neufertigung des Bauteils und überall dort, wo Aluminium- oder Magnesiumteile eine Stahlschraube dauerhaft halten müssen.
Nicht sinnvoll sind sie, wenn das Bauteil ohnehin aus Stahl besteht und genügend Einschraubtiefe vorhanden ist. Dann ist ein direktes, ausreichend tiefes Gewinde günstiger und prozesssicherer. Auch bei sehr großen Stückzahlen sollte gerechnet werden: Jeder Einsatz bedeutet ein zusätzliches Teil, einen Montageschritt und ein zusätzliches Risiko bei falscher Montage. Häufig ist eine um wenige Millimeter längere Gewindebohrung die günstigere Lösung.
Das Wichtigste in Kürze
- Gewindeeinsätze bringen ein hochfestes Stahlgewinde in weiche Grundwerkstoffe ein.
- Sie senken die Flächenpressung und verteilen die Last über mehr tragende Gewindegänge.
- Ihre Stärke liegt bei häufiger Demontage, wenig Bauraum und Reparatur ausgerissener Gewinde.
- In Stahlbauteilen mit ausreichender Einschraubtiefe ist ein Direktgewinde meist günstiger.
Weitere Fragen dazu
Kann man ein ausgerissenes Gewinde mit einem Einsatz wieder herstellen?
Ja, das ist einer der Hauptanwendungsfälle. Das beschädigte Gewinde wird auf das größere Aufnahmemaß aufgebohrt, neu geschnitten und der Einsatz eingebracht. Nennmaß und Position der Schraube bleiben unverändert, sodass die Baugruppe nicht angepasst werden muss. Voraussetzung ist genügend Restwandstärke rund um die Bohrung.
Halten Drahtgewindeeinsätze auch in dynamisch belasteten Verbindungen?
Ja, sie werden gerade dort eingesetzt, weil die gleichmäßigere Lastverteilung über die Gewindegänge die Dauerfestigkeit der Verbindung verbessert. Für schwingungsbelastete Anwendungen gibt es Ausführungen mit Klemmteil, das ein selbsttätiges Lösen verhindert. Die Auslegung folgt weiterhin den Regeln für Schraubenverbindungen, etwa nach VDI 2230.
Was muss der Konstrukteur in der Zeichnung angeben?
Nicht nur das Nenngewinde, sondern auch den vorgesehenen Einsatztyp mit Nennlänge und Hersteller-Bezeichnung, weil davon Bohrungsdurchmesser, Aufnahmegewinde und Tiefe abhängen. Zusätzlich gehören die Einbaulage des Einsatzes und der Umgang mit dem Mitnehmerzapfen in die Angabe. Ohne diese Daten kann der Fertiger die Aufnahme nicht eindeutig herstellen.
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