Wofür Draht-Gewindeeinsätze?

Der Draht-Gewindeeinsatz (Wire Thread Insert) ist eine spiralförmige Hülse aus Draht mit Rhombus-Querschnitt aus Edelstahl. Beim Eindrehen in eine spezielle STI-Bohrung federt er auf und bildet in weichem Grundwerkstoff (Aluminium, Magnesium, Kunststoff) ein hochfestes Edelstahl-Innengewinde. Nach dem Anwendungsbereich von GB/T 24425.1-2009 „Draht-Gewindeeinsätze in Normalausführung" dient er der Erhöhung der Festigkeit von Gewindebohrungen in Aluminium-, Magnesium-, Kupferlegierungen, Gusseisen und nichtmetallischen Gehäusen, der Erhöhung der Dauerfestigkeit der Schrauben sowie der Reparatur beschädigter Bohrungen. Die erste Frage bei der Auswahl lautet: Normal- oder Sicherungsausführung.

Normal vs. Sicherung: der Unterschied eines Sicherungswindes

Beide sehen fast gleich aus, der Unterschied: Bei der Sicherungsausführung ist eine oder einige Windungen nicht rund, sondern zu zwei parallelen „Saiten" abgeplattet. Wenn die Schraube an diesen Windungen vorbeizieht, drücken die auseinandergedrückten Saiten elastisch auf die Schraube und erzeugen ein reversibles zusätzliches Eindreh-Moment, das ein Mitdrehen der Schraube verhindert. Die Normalausführung hingegen ist ein glattes, durchgehendes Standard-Innengewinde; die Schraube lässt sich frei drehen, es entsteht kein Sicherungs-Moment.

Größe und Länge festlegen

Die Länge des Einsatzes ist nicht beliebig. Nach GB/T 24425.1 Abs. 3.5 und 3.6 richten sich die Einbaulänge L nach dem Eindrehen und die auf das Vielfache des Nenndurchmessers d bezogene Nennlänge nach der Anzahl der vollen Windungen im freien Zustand. Übliche metrische Längen sind 1d, 1,5d, 2d, 2,5d, 3d.

Wie lang, bestimmt die Eingriffsfestigkeit: auf Stahl mindestens etwa 1d; für weiche Grundwerkstoffe wie Aluminium/Magnesium empfiehlt sich 1,5d bis 2d, um die Last auf mehr Gänge zu verteilen. Am Beispiel gängiger Größen gibt Tabelle 2 der GB/T 24425.1 für M12×1,5 den Aufnahmedurchmesser d_y = 14,02–14,40 mm und den Außendurchmesser im freien Zustand D_z = 14,40–15,00 mm an; kleine Größen wie M10 und M8 sind ebenfalls zeilenweise nach der Norm-Tabelle mit Bohrer- und Bohrungsmaßen abzugleichen.

Bohrung und Montage-Regeln

Der Einsatz selbst ist günstig, eine falsche Bohrung macht die gesamte Charge Ausschuss. Zwei Kernregeln:

Ein Praxisbeispiel aus dem Gehäusebau: Wird ein M6-Gehäuse aus Aluminiumdruckguss nachträglich mit einem Einsatz versehen, misst der Konstrukteur die Wandstärke und den verfügbaren Boss-Durchmesser oft zu knapp aus. Der STI-Kernlochdurchmesser liegt für M6 bei etwa 8,2 Millimetern, der umliegenden Werkstoff muss aber noch genügend Wandstärke übrig lassen, sonst reißt der Ring beim Eindrehen auf. Für diese Fälle gilt die Faustregel, dass der Aussendurchmesser des Bosses mindestens dem Zwei- bis Dreifachen des zugehörigen Gewindedurchmessers entsprechen sollte. Wer das bei der Neukonstruktion gleich einplant, spart sich spätere Reparaturen mit Draht-Einsätzen, die dann nur noch den Schaden beheben statt ihn zu vermeiden. Auch die Wahl des richtigen Einsatz-Werkstoffs gehört hierher: 304-Edelstahl ist Standard, in aggressiver Umgebung ist 316 die bessere Wahl, und bei Temperaturen über 300°C sind spezielle Legierungen nötig.

1. Es muss ein STI-Spezialgewindebohrer verwendet werden, kein normaler M6/M8-Bohrer. Die STI-Bohrung muss um einen Drahtdurchmesser größer sein als das Endgewinde; mit einem normalen Bohrer lässt sich der Einsatz nicht einsetzen, gewaltsames Eindrehen sprengt den Einsatz oder das Grundmaterial.
2. Bohrer nach Grundwerkstoff wählen: Bei gleicher Größe gelten für Alu/Magnesium andere Bohrdurchmesser als für Stahl/Kunststoff; falsche Wahl ergibt zu große Bohrung (zu schwacher Halt) oder zu kleine (schweres Eindrehen). Nach Bohren, Senken und Gewindebohren ist die Bohrung mit STI-Gut-/Ausschusslehre zu prüfen, erst dann einzusetzen.

Schnellauswahl

• Statisch, Stahl/Gusseisen, einfache Abdeckung: Normalausführung 304-Edelstahl, 1d–1,5d.
• Alu/Magnesium-Druckguss, Kunststoffgehäuse, häufige Demontage: Normal 304, 1,5d–2d, Boss-Durchmesser ≥ 2× Schraubendurchmesser.
• Dauer-Schwingung/Stoß, Mitdreh-Risiko: Sicherung 304, Bohrung nach Sicherungs-Toleranz.
• Gewindebohrung bereits ausgeglitten/Schraube abgerissen: auf STI-Größe aufbohren → STI-Bohrer → Einsatz gleicher Größe einsetzen, Originalgewinde wiederherstellen.

Die Entscheidung zwischen Normal- und Sicherungsausführung fällt nach Schwingung und Demontagehäufigkeit. Die Normalausführung reicht, wenn das Gewinde in Aluminium oder Kunststoff einfach nur verstärkt werden soll und keine Schwingbelastung wirkt. Sobald das Bauteil vibriert – etwa im Motorbereich, an Gehäusen von Elektromaschinen oder an bewegten Abdeckungen – wählen Sie die Sicherungsausführung. Ihr innenliegendes Profil erzeugt ein reversibles Haltemoment, ohne dass die Schraube später schwer demontierbar wird. Achten Sie beim Einbau darauf, den Montageansatz sauber abzuschlagen und den Einsatz bündig einzudrehen; ein hervorstehender Einsatz kann die Mutter verkanten und die ganze Sicherungswirkung wieder zunichte machen.

Beim Einkauf lohnt ein genauer Blick auf die Ausführung. Die Normalausführung gibt es in verschiedenen Längen, und die Länge richtet sich nach der nutzbaren Gewindetiefe im Bauteil. Ein zu kurzer Einsatz greift nur wenige Gänge und versagt unter Last; ein zu langer steht über und behindert die Montage. Messen Sie vor der Bestellung die effektive Materialdicke und wählen Sie die Einsatzlänge danach. Für besonders anspruchsvolle Stellen gibt es ansatzlose oder versiegelte Ausführungen, die bündig mit der Oberfläche abschließen und keine Fuge bilden. YF Zhichengjia führt diese Varianten ab Werk und gibt auf Anfrage Empfehlungen, welche Bauform für Ihren Anwendungsfall am besten passt.