Verbindungen mit Metallschrauben

Kunststoffbauteile werden häufig mit Hilfe von Metallschrauben verbunden. Man erhält so eine hochfeste Verbindung, die auch bei relativ hohen Gebrauchstemperaturen Dauerbelastungen sicher standhält. Schraubverbindungen können in der Regel einfach und kostengünstig hergestellt werden.

Gewindeformende Schrauben
Für thermoplastische Formteile werden häufig Schrauben verwendet, die ihr eigenes Gewinde formen, da sie wirtschaftlich sind und weder zusätzliche Arbeitsschritte noch besondere Ausschraubkerne erfordern. Eine Schneidschraube entfernt das Material wie ein Gewindebohrer und kann für die meisten Werkstoffe eingesetzt werden.

Bei gewindefurchenden Schrauben hingegen, ist Vorsicht geboten, da sich bei hochfesten Materialien mit geringer Kriechneigung hohe Umfangsspannungen aufbauen können. Andere Schrauben schaffen sich ihr Gewinde durch gleichzeitiges Schneiden und Furchen. Es werden immer mehr Sonderschrauben entwickelt, die eine bessere Haltekraft gewährleisten und weniger Spannungen aufbauen, z.B. Schrauben, die nicht rund sind, sondern einen trilobularen Querschnitt haben, oder Schrauben mit wechselnden Gewindehöhen.

Praxisversuche mit Schrauben eines namhaften US-Anbieters für gewindeformende Schrauben haben gezeigt, dass sich Gewindeformschrauben für Formteile aus technischen Kunststoffen von Ticona eignen. Unsere Design-Ingenieure geben Empfehlungen zum Design angeformter Augen, zu den Fügemomenten und den erzielbaren Ausziehkräften. Ticona verfügt darüber hinaus über die Auszieh- und Fügemoment-Daten eines der führenden europäischen Schraubenanbieter.

Gewindeflankenwinkel, Gewindesteigung und Kern der Schrauben sind den besonderen Bedingungen für das Eingreifen in Kunststoffe angepasst. Da es sich gewöhnlich um Metallschrauben handelt, können die zu verbindenden Kunststoffteile überbeansprucht werden, lange bevor die Verbindungselemente brechen oder ausreißen. Bei der Auslegung von Schraubverbindungen müssen unbedingt Vorkehrungen getroffen werden, um übermäßige Spannungen zu vermeiden.

Bei allen gewindeformenden Schrauben sind einige Richtlinien zu beachten:

1. Das Aufnahmeloch im Kunststoffbauteil muss den für das Schraubendesign und den Kunststofftyp geeigneten Durchmesser aufweisen. Ein zu kleines Loch führt zu übermäßigen Umfangsspannungen in der Wandung und letztendlich zum Bruch der Verbindung.
2. Das Loch muss tief genug sein, damit die Schraube nicht aufsitzt. Insbesondere bei gewindefurchenden Schrauben wird empfohlen, einen bestimmten Abstand vom Boden einzuhalten.
3. Das Auge muss über eine ausreichende Wanddicke verfügen, um den durch die Schraube verursachten Spannungen standzuhalten. Als Faustregel gilt, dass der Außendurchmesser des Auges doppelt so groß sein sollte wie der größte Durchmesser der Schraube.
4. Verwenden Sie für glasfaserverstärkte und andere hochfeste Thermoplaste keine Gewindeformschrauben.
5. Um zu vermeiden, dass Schraubverbindungen ausreißen oder unter hoher Spannung stehen, sollten bei der Montage Werkzeuge mit Drehmomentbegrenzung verwendet werden.