sehen teilweise fast aus wie normale metrische Schrauben.
Nur sind sie an ihrer Spitze etwas „angespitzt“ (konisch) und/oder beispielsweise leicht dreieckig (trochoid).
Wie funktionieren dies Schrauben?
Als erstes haben sie einen geringfügig grösseren Durchmesser als metrische Schrauben. Er entspricht etwa dem der metrischen Gewindebohrer. Die Bohrung in die
sie eingesetzt werden ist ebenfalls etwas grösser als wenn ein Gewinde geschnitten würde. Beim Eindrehen verdrängt die speziell geformte Spitze einen Teil des Materials der Bohrungswand und füllt die Gewindegänge auf. Das Material fliesst und der lichte Bohrungsdurchmesser wird kleiner!
Neben den Vorteilen, wie z.B. Wegfall der Kontrollarbeiten für das Muttergewinde (jede Schraube hat ihr genau passendes Gegengewinde), hat dieses Verbindungselement auch einen Nachteil: Gewindefurchende Schrauben entsprechend DIN 7500 sind vergüteten Schrauben z.B. der Festigkeitsklasse 8.8 nicht gleichzusetzen. Wegen der Einsatzhärtung ist ihre Zähigkeit geringer. Als voller Ersatz für vergütete (!) Kraftschrauben können sie deswegen nicht dienen.
Das Einsatzhärten der Schrauben ist nicht erforderlich, wenn sie in Nichteisenmetallen, z.B. Aluminium, eingedreht werden sollen. Für solche Anwendungsfälle bieten sich deswegen vergütete, gewindefurchende Schrauben an.
Obwohl diese Befestigungselemente teurer sind als normale Schrauben, kann der die gesamte Verbindung betreffende Rationalisierungseffekt doch ganz erheblich sein. Denn die Einsparung von Kosten bezieht sich ja nicht nur auf den Arbeitsgang Gewindeschneiden, sondern z.B. auch auf das Entfernen von Spänen, die Kontrolle des Muttergewindes oder den Verschleiß der Gewindeschneider usw.. Es ist also immer notwendig, die Gesamtkosten der Verbindung zu betrachten und sich nicht auf den Vergleich der Schraubenpreise zu beschränken.
Die Gewindeabmessungen sind so gewählt, dass das gefurchte Gewinde auch eine normale Schraube, mit metrischem Gewinde nach DIN 13, aufnehmen kann. Diese Eigenschaft ist für den Reparaturfall wichtig, wenn die gewindefurchende Schraube verloren gegangen sein sollte.
Die Sicherung gleich mitgeliefert
Nicht nur das Gewindeschneiden wird einspart. Gefurchte Gewinde haben eine größere Haltbarkeit als geschnittene, weil der Mutterwerkstoff beim Eindrehen verfestigt wird . Noch wesentlicher aber ist die Eigenschaft, dass die Sicherung der Verbindung gleich mitgeliefert wird. Dieser Effekt kommt durch das zusätzliche Moment und die Spielfreiheit in der Gewindeverbindung zustande. Dadurch wird Losdrehen, vor allem bei quer zur Schraubenachse gerichteten Betriebsbeanspruchungen, verhindert oder zumindest begrenzt.
Der Vergleich einiger Losdrehkurven macht das günstige Sicherungsverhalten dieser Schrauben beim Vergleich mit anderen Verbindungselementen besonders deutlich.
Das Mitverspannen eines Federringes ist auf jeden Fall überflüssig.
DIN 7500 ist die Norm für „Gewindefurchende Schrauben für metrische ISO-Gewinde" über die mechanischen und funktionellen Eigenschaften. Teil 1 umfasst Maße, Bezeichnungen, Anforderungen und Prüfvorschriften. Als Hauptmerkmale für die Beurteilung der mechanischen und funktionellen Eigenschaften dieser Schrauben gelten die Oberflächenhärte, das Mindestbruchmoment, die Mindestzugkraft und das erzeugte Gewinde. Da für den gewindefurchenden Bereich dieser Schrauben teilweise Schutzrechte in Anspruch genommen werden, ist in dieser Norm keine bestimmte Ausführung festgelegt, sondern die Gestaltung des gewindefurchenden Teils dem Hersteller überlassen.
Vorgeschrieben ist, dass das geformte Gewinde eine normale Schraube mit metrischem ISO-Sägegewinde aufnehmen können muss. Für die sonstigen Maße der Schraube gelten die jeweiligen Produktnormen bis zu einem maximalen Durchmesser von 10 mm. Teil 2 der Norm nennt „Richtwerte für Lochdurchmesser". Ermittelt aus praktischen Versuchen bei Herstellern und Verbrauchern; den Werkstoffen und Einschraublängen zugeordnet. Fatal ist wenn etwas zu klein gebohrt wird. Das Material hat keinen Platz zum Fliessen und die Schraube reisst.
Wird etwas zu gross gebohrt ist das Gewinde „lediglich“ nicht voll ausgeprägt, ist aber u.U. -aufgrund der Verdichtung- einen geschnittenen Gewinde noch immer ebenbürtig.
Zum Vergleich einige schneidende Schrauben / Gewinde
Links
Schraube-gewindefurchend
Dehnschraube
Schraubensicherung-mit-Klebern
Schraubensicherung
Schrauben-mit-Drehmoment-festziehen