Um eine Schraube in ein Bauteil zu drehen, um zwei Werkstücke miteinander zu verbinden, wird in einem der Werkstücke ein Gewinde benötigt. Auf dieser Internetseite werden verschiedene Varianten wie ein Gewinde in ein Werkstück eingebracht oder angebracht werden kann vorgestellt. Die einfachste Variante ist Möglichkeit das Gewinde mit einem Gewindebohrer direkt in das Bauteil zu schneiden (obere Variante in der unteren Tabelle). Leider gibt es da immer wieder Probleme das der Gewindebohrer schief angesetzt oder ungleichmäßig geschnitten wird. Infolgedessen kann der Gewindebohrer klemmen, das Gewinde wird schief im Bauteil oder er bricht ab. Hier helfen Gewindeschneidmaschinen, wie z.B. von Fa. Prohandling[*], exakt winklige Gewindebohrungen herzustellen, indem sie die Führung des Gewindebohrers übernehmen. Es ist mit den Gewindeschneidmaschinen auch möglich, über ein Eindrehwerkzeug Gewindeeinsätze und Drahtgewindeeinsätze einzudrehen. Durch die Parallelkinematik einer Gewindeschneidmaschine ist der Gewindebohrer stets senkrecht zur Werkstückoberfläche, der Werker braucht für die Ausrichtung keine Zeit zu verwenden. Während eines Beratungstermines vor Ort kann sich jeder von Vorteilen einer solchen Gewindeschneidmaschine [*] überzeugen.
Durchgangsgewinde mit Gewindebohrer schneiden oder mit einem Werkzeug mehrstufig formen. Eine Mindestgewindetiefe ist, die je nach Werkstoff in n-fachen des Gewindenenndurchmessers angegeben wird, erforderlich um die volle Belastbarkeit einer Schraube auszunutzen.
Eine Standard Mutter auf das Bauteil schweißen. Die Durchgangsbohrung im Werkstück ist nicht unbedingt erforderlich.
Gewindeeinsatz in eine vorhandene Bohrung eindrehen (selbst schneidend) oder einpressen. Wird eingesetzt, wenn der Grundwerkstoff nicht die gewünschten Eigenschaften für eine Schraubverbindung besitzt.
Der Drahtgewindeeinsatz besteht aus einer Drahtspirale. Die Windungen besitzen die Steigung des Gewindes. Der Querschnitt ist rhombenförmig mit einem Flankenwinkel von 60 Grad. Zur Montage des Drahtgewindeeinsatzes wird in das Werkstück ein spezielles Gewinde geschnitten. Der Drahtgewindeeinsatz hat vor der Montage einen etwas größeren Durchmesser. Dadurch kann er sich nach der Montage in dem Aufnahmegewinde festklemmen.
Die Montage des Drahtgewindeeinsatzes erfolgt mit einem speziellen Einsetzwerkzeug. Dieses Werkzeug wird durch den Gewindeeinsatz gesteckt und nimmt den Montagedraht (im Bild mit 1 gekennzeichnet) auf. Mit dem Montagedraht voran wird der Drahtgewindeeinsatz in das vorgefertigte Gewinde eingedreht. Nach der Montage erfolgt die Entfernung des Montagedrahtes durch Bruch an der dafür vorgesehenen Kerbe (im Bild mit 2 gekennzeichnet).
Eingesetzt wird der Drahtgewindeeinsatz wenn der Werkstoff des Werkstückes zu weich ist um ausreichende Auszugskräfte zu gewährleisten (z.B. Kunststoff, Aluminium). Gleichfalls sind diese Einsätze zur Reparatur bei ausgerissenen Gewinden geeignet.
Der Gewindeeinsatz wird in eine Bohrung eingedrückt. Die Segmente die sich beim Eindrücken nach innen biegen, werden beim Eindrehen der Schraube wieder gespreizt, das Außenprofil des Gewindeeinsatzes verankert sich in der Bohrung.
In eine zuvor erstellte Gewindebohrung wird die Gewindebuchse eingeschraubt, bis die Gewindebuchse bündig mit der Bauteiloberfläche ist. Die jetzt überstehenden Sperrkeile werden nun mit einer Stanze oder einem Hammer in die Nuten der Buchse gedrückt. Die Sperrkeile gewährleisten einen vibrationsfesten und verdrehsicheren Sitz im Bauteil.
Die Gewindebuchse wird im heißen Zustand in eine vorhandene Bohrung geführt. Das umgebende thermoplastische Material schmilzt und fließt um die Gewindebuchse. Nach dem Erstarren des Kunststoffes ist die Gewindebuchse fest im Bauteil verankert. Eine alternative ist das Einsetzen der Gewindebuchse mit Ultraschall. Durch die hochfrequenten Schwingungen erhitzt sich der thermoplastische Kunststoff an den Kontaktstellen und bettet die Gewindebuchse vollständig ein. Die Gewindebuchse ist auch für konische Bohrungen lieferbar.
Es gibt Anschweißmuttern in sechseckiger Form mit drei Schweißbuckeln (DIN 929), viereckige Anschweißmuttern mit vier Schweißbuckeln (DIN 928)und Sonderformen in rund und rechteckig. Die Mutter wird mit den Schweißbuckeln auf das Bauteil gepresst. Die Kontaktstellen der Schweißbuckel zum Bauteil besitzen einen relativ hohen elektrischen Widerstand. Wird Strom durch Mutter und Bauteil geleitet verschmelzen die Schweißbuckel mit dem Bauteil. Diese Verfahren wird Buckelschweißen genannt und ist dem Punktschweißen sehr ähnlich.
Diese Schweißmuttern sind aus Blech hergestellt und besitzen zwei bis vier Schweißbuckel. Sie werden nach dem Buckelschweißverfahren mit dem Bauteil verbunden, siehe auch unter Schweißmutter auf dieser Seite. Es gibt Schweißmuttern mit der Ausprägung der Buckel wie in der Grafik gezeigt (Form A Buckel unten) aber auch eine Ausführung bei der die Buckel zur anderen Seite, also zur Gewindeseite ist (Form B Buckel oben).
Durchgangsbohrung im Werkstück nur für Form B unbedingt erforderlich.
Standardteil, welches mit Nieten am Bauteil befestigt wird. Als Nieten können die verschiedensten Typen verwendet werden. Der Gewindeträger ist in mehreren Ausführungen erhältlich.
Die Nietmutter wird mit einem Werkzeug in einer vorgefertigten Bohrung verformt. Am Kragen ist eine Verzahnung, die die Mutter gegen Verdrehung sichert. Es sind auch Varianten mit einer Rändelung auf dem zylindrischen Teil, der Mutter der in die Bohrung geführt wird im Handel erhältlich, sowie Ausführungen mit einem Sackloch.
Die Mutter stanzt mit dem inneren Kragen die Durchgangsbohrung, durch die später die Schraube montiert wird. Das Blechmaterial um den Stanzkragen wird anschließend in den Hinterschnitt der Mutter gepresst. Die eckige Ausführung der Vertiefung in der Stanzmutter sichert sie bei der Montage gegen verdrehen. Weitere Varianten von Stanzmuttern sind im Handel erhältlich.
Wird mit einem Spitzen Kegel (Fließformwerkzeug) der mit hoher Drehzahl rotiert in das Blech eingezogen. Zugänglichkeit bei der Herstellung nur von einer Seite erforderlich.
Die Einziehmutter, oder auch Blindnietmutter genannt, wird in eine Bohrung gesteckt und mit einem Werkzeug auf der Rückseite gestaucht. Da die Zugänglichkeit bei der Montage nur von einer Seite erforderlich ist, kann die Einziehmutter auch in geschlossenen Volumen wie z.B. in Quadratrohren oder in nicht zugänglichen Bereichen eingesetzt werden. Soll die Verschraubung dicht sein, wird eine geschlossene Variante eingesetzt.
Diese Mutter besteht aus einem Blechteil, in dem eine Vierkantmutter gehalten wird. Montiert wird sie in einer Vierkantbohrung durch zusammendrücken des Blechkörpers (Pfeile im Bild). Das Blechteil ist auf die Blechdicke abzustimmen, da die Haltekrallen unterschiedliche Abkantungen besitzen. Montagetoleranzen werden durch die lose Fixierung der Mutter in dem Blechteil ausgeglichen.
Eine Gewindehülse ist auf einer gelochten Platte verschweißt. Dieses Element wurde zum Einlaminieren in Kunstharz mit Glasfaser- oder Kohlefasermatten entwickelt. Durch die große Standfläche eignet es sich sehr gut zum Kleben auf Bauteile. Als Kleber (rot im Bild) eignen sich vorzugsweise Epoxid- oder PU-Klebstoffe.
Ein in einem transparenten Kunststoff eingespritzter Gewindeeinsatz wird mittels UV-härtendem Klebstoff auf das Werkstück geklebt. Durch die Verwendung von UV-Kleber wird eine sehr kurze Härtezeit (ca. 5 s) erreicht. Das Polycarbonat-Pad kann ohne Zeitdruck positioniert werden, erst wenn die UV-Strahlung den Klebstoff erreicht beginnt die Aushärtung.
Die Schweißmutter mit glattem Flansch (Form C ohne Schweißwarzen) wird mit Klebstoff am Bauteil befestigt. Mögliche Klebstoffe: Epoxid-, Anaerobe- oder Cyanacrylat-Klebstoffe
Autor: Uwe Koerbitz
[*] = Produktplatzierung
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