Gewindebuchsen: Wichtige Fragen & Antworten vor dem Kauf

Von | 6. Juli 2019
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Das Gewinde und die daraus resultierende Schraubverbindung verkörpern die erfolgreichste Entwicklung im Bereich der Verbindungstechnik innerhalb der letzten Jahrhunderte. Die Grundform – „Archimedische Schraube“ genannt – geht gar bis in die Zeit um 200 v. Chr. zurück. Kein anderes Verbindungselement ermöglicht einen derart großen Kraftschluss auf kleinstmöglichem Raum und bezieht dabei auch Elemente des Formschlusses mit ein.

Das Wichtigste in Kürze

  • Mit der Gewindebuchse können sowohl defekte Gewinde repariert als auch neue, hochfeste Gewinde in scherschwache Materialien wie Kunststoff, Holz, Leichtmetalle und Legierungen eingebracht werden.
  • Mit Gewindebuchsen lassen sich stärkere und leistungsfähigere Gewinde in nahezu jedem Material realisieren. Gewindeeinsätze können aus verschiedenen Materialien wie z. B. rostfreiem Stahl hergestellt und somit perfekt an die Bedürfnisse im Einzelfall angepasst werden.
  • Ein einfacher Wechsel von Zoll-Gewinden zu metrischen Gewinden und umgekehrt wird möglich. Die Gewindeabnutzung reduziert sich durch neue, innovative Materialien. Durch große Temperaturtoleranzen können ebensolche Temperaturunterschiede im Material ausgeglichen werden.

Ratgeber: Fragen, mit denen Sie sich beschäftigen sollten, bevor Sie Gewindebuchsen kaufen

Wir verraten Ihnen an dieser Stelle mehr zum Thema Gewindebuchsen, Materialien und Mindestwandstärke.

Welche Materialien eignen sich für Gewindebuchsen?

Nicht alle Materialien eignen sich gleich gut zum Einbringen einer Gewindeverbindung. Dies kann einerseits an den Stoffeigenschaften selbst liegen (hier sind insbesondere zu weiche und/oder spröde Materialien zu erwähnen), andererseits aber auch an der äußeren Beschaffenheit des Materials. So ist es beispielsweise kaum möglich, in sehr dünne Bleche ausreichend tragfähige Gewindeverbindungen einzubringen.

Zudem kommt es nicht selten vor, dass vorhandene Gewinde – auch in ausreichend festen Werkstoffen – durch zu große Einwirkkräfte, Materialermüdung oder falsche Schraubelemente Schaden nehmen und nicht mehr zu gebrauchen sind.

In einigen Fällen besteht die Möglichkeit, das Gewinde nachzuschneiden. Ist dies nicht möglich, kann eine Gewindebuchse zum Einsatz kommen, um das defekte Grund- bzw. Muttergewinde zu reparieren. Solche Gewindebuchsen bezeichnet man auch als (Draht-)Gewindeeinsatz, Gewindehülse, Helicoil oder Rampamuffe.

Wie wird die Mindestwandstärke bemessen?

Zur Bemessung der Mindestwandstärke werden die wichtigsten Betriebsdaten herangezogen. Diese Betriebsdaten bestehen unter anderem aus dem Werkstoff des Trägermaterials, der Einschraublänge der Gewindebuchse sowie verschiedenen anderen Parametern wie etwa die Material- und Umgebungstemperatur sowie die Druck-, Zug- und Scherkräfte, welche auf die Verbindung wirken.

Entsprechende Formeln zur Berechnung der Mindestwandstärke sind für nahezu jeden Einsatzzweck verfügbar und können u. a. beim Hersteller eingesehen werden.

Hier einige Beispiele:

d = Innendurchmesser des Gewindeeinsatz
D = Außendurchmesser des Gewindeeinsatzes
R = Mindestwandstärke

R (für Leichtmetall) = 0,2 x D
R (für Gusseisen) = 0,3 x D
R (für Kunststoff) = 0,25 x D

Wie wird eine Gewindebuchse eingebaut?

Wie der Einbau einer Gewindebuchse vonstatten geht, hängt insbesondere davon ab, in welches Material diese eingebracht werden soll, und ob es sich dabei um eine Buchse zur Reparatur oder zum Erzeugen eines Muttergewindes handelt.

Hier der typische Einbauprozess kurz skizziert:

  1. Bohren des Kernlochs: Das Kernloch muss in passender Größe mit einem handelsüblichen Spiralbohrer angefertigt werden.
  2. Erzeugen des Aufnahmegewindes: Ist die Gewindebuchse selbstschneidend, so fällt dieser Schritt weg. Andernfalls muss das Aufnahmegewinde mit einem geeigneten Gewindebohrer oder einem Gewindefräser hergestellt werden.
  3. Gewindebuchse einsetzen: Je nach Bauart der Gewindebuchse wird diese nun eingeschraubt, eingepresst, eingeklebt oder eingeschlagen. Bei eingeschraubten Gewindebuchsen, zum Beispiel nach dem Helicoil-Prinzip, ist nach dem Einsetzen der Mitnehmerzapfen an der vorgesehenen Sollbruchstelle mit einem geeigneten Werkzeug zu entfernen.

Entscheidung: Welche Arten von Gewindebuchsen gibt es und welche ist die Richtige für Sie?

Je nach Einsatzort und Anforderungen können verschiedene Bauformen von Gewindebuchsen zum Einsatz kommen. Die wichtigsten davon stellen wir im Folgenden vor:

  • Gewindebuchsen zum Eindrehen
  • Gewindebuchsen zum Einpressen
  • Gewindebuchsen zum Umspritzen

Gewindebuchsen zum Eindrehen

Gewindebuchsen zum Eindrehen sind meist als selbstschneidende Gewindeeinsätze konstruiert. Ausnahmen bilden spezielle Einsätze wie etwa Helicoil, bei denen das Aufnahmegewinde zunächst vorgeschnitten werden muss. Diese eignen sich dann auch für härtere Ausgangsmaterialien, während selbstschneidende Gewindebuchsen in weicheren Bauteilen aus Thermoplasten, glasfaserverstärkten Kunststoffen (GFK) und Duroplasten verwendet werden. Gewindebuchsen zum Eindrehen sind aus verschiedensten Werkstoffen verfügbar, z. B. aus Stahl und nichtrostendem Stahl (Edelstahl), Messing sowie mit unterschiedlichen Beschichtungen.

Gewindebuchsen zum Einpressen

Gewindebuchsen zum Einpressen sind mit einem Innengewinde und einem speziellen Verankerungsprofil (z. B. in Form von Zacken) an der Außenseite versehen. Sie sind besonders geeignet zum Einpressen in thermoplastische Werkstoffe. Neben dem klassischen Einpressen mitteln eines Druckwerkzeugs können Einpress-Gewindebuchsen auch per Ultraschall oder Wärme in das gewünschte Material eingebracht werden. Für besonders dünnwandige Materialien gibt es Gewindebuchsen mit Mikrorändelung.

Gewindebuchsen zum Umspritzen

Spezielle Gewindeeinsätze zum Umspritzen oder Eingießen stehen mit Durchgangsgewinde oder Sackloch zur Verfügung. Sie kommen bei geformten bzw. gegossenen Bauteilen zum Einsatz und zeichnen sich durch eine besonders dünne Wandstärke aus, so dass sie auch unmittelbar an Formteilkanten eingesetzt werden können. Der bevorzugte Werkstoff dieser Gewindebuchsen ist Messing.

Kaufkriterien: Anhand dieser Faktoren können Sie Gewindebuchsen vergleichen und bewerten

Neben der richtigen Größe gilt es, einige weitere Faktoren beim Kauf und Einsatz von Gewindebuchsen zu beachten. Die wichtigsten hiervon sind:

  • Gewindeart
  • Druckdichte
  • Selbstsicherung
  • Bemessung der Mindestwandstärke

Gewindeart

Üblicherweise werden Gewindebuchsen mit einem metrischen Gewinde versehen. Nur in seltenen Fällen kommen Feingewinde zum Einsatz, zum Beispiel dann, wenn die Gewindebuchse in ein Werkstück mit extrem geringer Wandstärke eingesetzt werden soll oder eine große Selbsthemmung der verwendeten Schraube gefordert ist.

Druckdichte

Werden Gewindebuchsen in Behältern eingesetzt, die mit komprimierten Inhalt gefüllt sind (also unter Druck stehen), müssen die Buchsen vorgegebene Anforderungen an die Druckdichte erfüllen. Einschraubbare Gewindebuchsen können hier in der Regel nicht verwendet werden. Besser geeignet sind eingepresste Bauteile, die eventuell mit zusätzlichem Dichtungen versehen werden müssen.

Selbstsicherung

Die meisten Gewindebuchsen sichern sich beim Einbringen in das Trägermaterial selbst. Je nach Festigkeit, Dichte und sonstiger Beschaffenheit des Trägermaterials können jedoch zusätzliche Sicherungen erforderlich sein, um ein selbständiges Ausdrehen zu verhindern. Solche Sicherungen lassen sich beispielsweise mit speziell geformten Unterlegscheiben oder mittels Klebstoff herstellen.

Wissenswerte Fakten rund um das Thema Gewindebuchsen

Sie möchten noch weitere Informationen zum Thema erhalten? Dann finden Sie in der nachfolgenden Trivia wissenswerte Fakten.

Welche unterschiedlichen Möglichkeiten der konstruktiven Gestaltung ergeben sich durch den Einsatz von Gewindebuchsen?

Im Vergleich zu einem Standard-ISO-Mutterngewinde ergeben sich durch den Einsatz von Gewindebuchsen erweiterte Möglichkeiten der konstruktiven Gestaltung. So kann die Gewindelänge bei gleichem Schraubendurchmesser und gleicher Festigkeitsklasse reduziert werden. Auch der Schraubendurchmesser lässt sich bei gleicher Gewindelänge u. U. reduzieren. Allerdings muss hierbei in einigen Fällen die Festigkeit der Schraube erhöht werden.

Mit welchen Gewindebuchsen kann ich das Problem von Kaltverschweißungen oder Korrosion verhindern?

Sie verwenden CrNi-Schrauben in Verbindung mit Gewindeeinsätzen aus Edelstahl? Dann sollte die gewählte Gewindebuchse mit einem geeigneten Material beschichtet sein, das Korrosion und Kaltverschweißungen verhindert, beispielsweise Silber oder Zinn.

Wie schlüsselt sich die Normbezeichnung einer Gewindebuchse aus?

Die Normbezeichnung einer Gewindebuchse wird in folgendem Stil angegeben: M4 x 0.7. Hierbei handelt es sich um drei zusammengefasste Kenngrößen: „M“ steht für die Gewindeform (hier: Metrisch), „4“ für den Nenndurchmesser und 0.7 für die Steigung des Gewindes.

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