Ratgeber
Selbstschneidende, gewindefurchende und Bohrschrauben sind mit einem Spezialgewinde ausgestattet, mit dem sie beim Eindrehen in einen Werkstoff ihr eigenes Gegengewinde erzeugen. Sie ermöglichen schnelle Direktverschraubungen und machen den Gebrauch von Gewindebohrern überflüssig.
In unserem Ratgeber verraten wir Ihnen, was die Schraubentypen voneinander unterscheidet und worauf beim Kauf zu achten ist.
Schraubverbindungen bringen viele Vorteile mit sich. Sie ermöglichen es, Bauteile fest miteinander zu verbinden, lassen sich im Gegensatz zu Verschweißungen aber wieder lösen. Außerdem können sie innerhalb kürzester Zeit hergestellt werden und sind mit geringen Anschaffungskosten verbunden.
Um eine Schraube in ein Werkstück eindrehen zu können, braucht man allerdings ein Kernloch mit einem Innengewinde, das zu dem Außengewinde der Schraube passt. Für die Herstellung von Innengewinden werden Gewindebohrer angeboten.
Dabei handelt es sich um Werkzeuge mit zwei oder mehreren gezahnten Schneiden, die in das vorgebohrte Kernloch eingedreht werden und durch das Abheben von Spänen ein bestimmtes Gewindeprofil erzeugen. Häufig erfolgt das Gewindeschneiden in drei Schritten, wozu jeweils eine bestimmte Ausführung von Gewindebohrer verwendet wird. Man unterscheidet demzufolge in Vorschneider, Mittelschneider und Fertigschneider.
Die Gewindeerzeugung mithilfe von Gewindebohrern erfordert Geschick, Übung und Zeit. Deutlich weniger Aufwand ist mit dem Gebrauch selbstschneidender, selbstbohrender oder gewindefurchender Schrauben verbunden. Das sind Schrauben mit einem speziellen Außengewinde, die in den Werkstoff hineingedreht werden und dabei ihr Gegengewinde selbst schneiden oder formen.
Selbstschneidende, selbstbohrende und gewindefurchende Schrauben machen den Einsatz von Gewindebohrern in vielen Fällen überflüssig. Sie ermöglichen direkte Verschraubungen und sorgen für eine sichere Befestigung oder Verbindung ohne Zuhilfenahme von Muttern, Scheiben und anderen Sicherungselementen. Aus diesem Grund werden sie in zahlreichen Branchen genutzt, beispielsweise im Metallbau, Fahrzeugbau, Holz- und Fensterbau, Containerbau, in der Elektroindustrie, in der Telekommunikation und so fort.
Schrauben zur Gewindeerzeugung werden in drei Kategorien eingeteilt: in gewindeschneidende, gewindebohrende und gewindefurchende Ausführungen. Sie unterscheiden sich im Hinblick auf ihre Arbeitsweise bzw. dahingehend, wie das Gewinde entsteht. Wir geben Ihnen einen Überblick über die Schraubentypen und die zugrundeliegenden Verfahren.
Gewindeschneidend
Gewindeschneidende bzw. selbstschneidende Schrauben haben ein scharf geschliffenes Außengewinde, mit dessen Hilfe sie ihr eigenes Gegengewinde schneiden, sobald sie in einen Werkstoff hineingedreht werden. Das geschieht durch das Abheben von Spänen. Gewindeschneidende Schrauben arbeiten also auf Basis eines spanenden Verfahrens. Je nach Ausführung und Beschaffenheit können sie in Verbindung mit unterschiedlichen Materialien genutzt werden, beispielsweise Holz, Blech oder Kunststoff. Die Schraubenspitzen sind häufig spitz zulaufend, können aber auch abgerundet oder flach ausgeführt sein. Selbstschneidende Schrauben werden fast immer in vorgebohrte Kernlöcher eingedreht. Sie sind nicht in der Lage, selbst ein Kernloch zu erzeugen, es sei denn, es handelt sich um Weichholz oder ein ähnlich beschaffenes Material.
Gewindefurchend
Gewindefurchende oder gewindeformende Schrauben verfügen über ein Außengewinde mit gehärteter Oberfläche. Sie werden ebenfalls in ein vorgebohrtes Kernloch eingedreht, erzeugen ihr Gegengewinde aber durch Kaltumformung. Dabei handelt es sich um ein spanloses Verfahren, bei dem der umgebende Werkstoff verfestigt wird. Wird die Schraube hineingedreht, drückt sie das Material zur Seite und formt es auf diese Weise zu einem Gewinde. Vorteilhaft ist, dass beim Gewindeformen keine Materialfasern zerstört werden, was sich positiv auf die Oberflächenstruktur und die Festigkeit des Gewindes auswirkt. Da keine Späne entstehen, sind gewindefurchende Schrauben eine gute Wahl, wenn größere Gewindetiefen erzeugt und ein Materialverlust vermieden werden soll. Ein weiterer Vorteil besteht in der selbsthemmenden Wirkung: Es gibt kein Spiel zwischen Außen- und Innengewinde, wodurch die Schraube fest sitzt und sich auch unter Einwirkung von Vibrationen nicht lösen kann. Demzufolge ermöglichen gewindefurchende Schrauben sehr belastbare Verbindungen.
Gewindebohrend
Gewindebohrende oder selbstbohrende Schrauben sind nicht nur in der Lage, ein Gewinde zu erzeugen, sondern bohren auch das dazugehörige Kernloch. Zu diesem Zweck sind sie mit einer Bohrspitze ausgestattet, weswegen sie auch als Bohrschrauben bezeichnet werden. Bohrschrauben erledigen das Bohren und Schrauben in einem Arbeitsgang. Dadurch lassen sie sich schneller montieren als selbstschneidende und gewindefurchende Schrauben. Ein weiterer Vorteil von Bohrschrauben besteht darin, dass sie das Kernloch gleich mit dem passenden Durchmesser bohren. Bei gewindefurchenden und selbstschneidenden Schrauben muss der Durchmesser des Kernlochs erst berechnet werden, was man sich beim Gebrauch von Bohrschrauben ersparen kann.
Zunächst ist zu klären, welcher Schraubentyp Anwendung finden soll. In dem Zusammenhang gilt es zu überlegen, ob sich selbstschneidende, gewindefurchende oder Bohrschrauben für den jeweiligen Einsatzbereich besser eignen. Selbstschneidende Schrauben ermöglichen dauerhafte, feste Verschraubungen, sind aber nicht unbedingt die richtige Wahl, wenn die Verbindung wieder gelöst und eine neue Schraube eingesetzt werden soll.
Beim Herausdrehen kann es nämlich passieren, dass das Innengewinde durch die scharfkantigen Wendeln der Schraube beschädigt und dadurch nicht mehr genutzt werden kann. Hier sind gewindefurchende Schrauben die bessere Alternative. Sie sind auch die richtige Wahl, wenn keine Späne entstehen sollen, was beispielsweise bei der Herstellung von Sacklochgewinden vorteilhaft ist. Denn: Sackbohrungen reichen im Gegensatz zu Durchgangsbohrungen nicht vollständig durch das Werkstück hindurch, so dass der Span nicht zur anderen Seite abgeführt werden kann.
Der Arbeitsaufwand ist ebenfalls zu berücksichtigen: Bei selbstschneidenden und gewindefurchenden Schrauben muss man ein Kernloch vorbohren und dessen Maße berechnen. Mit Bohrschrauben erspart man sich beide Arbeitsschritte.
Auch die Art des Werkstoffs spielt bei der Auswahl des Schraubentyps eine Rolle. Selbstschneidende Schrauben werden häufig in Verbindung mit Metall bzw. Blech, aber auch mit Kunststoff oder Holz genutzt. Bohrschrauben kommen dagegen vor allem bei Aluminium, Stahl, Kupfer oder verzinktem Stahlblech zum Einsatz.
Für das Durchbohren von Edelstahl sind Bohrschrauben jedoch nicht geeignet, da Edelstahl als zähharter Werkstoff derart widerstandsfähig ist, dass die Bohrspitze verglühen würde. Gewindefurchende Schrauben sind hier die bessere Wahl. Sie eignen sich sehr gut für die Direktverschraubung von Stahl, Edelstahl, Messing, Kupfer, Aluminium und anderen Leichtmetallen. Voraussetzung bei gewindefurchenden Schrauben ist immer, dass der Werkstoff kaltumformbar ist.
Ist der richtige Schraubentyp gefunden, geht es an die Auswahl eines konkreten Modells. Selbstschneidende, gewindefurchende und selbstbohrende Schrauben erzeugen im Regelfall ein metrisches ISO-Gewinde im Werkstoff und sind dementsprechend mit unterschiedlichen Nenndurchmessern (M2, M6, M8 usw.) erhältlich. Hier gilt es, ein geeignetes Gewindemaß zu wählen. Außerdem spielen Spezifikationen wie die Länge, die Antriebsart und die Kopfform eine entscheidende Rolle.
Die Länge gibt im Wesentlichen vor, wie tief das Gewinde in den Werkstoff reicht. Je fester und stabiler die Verschraubung sein soll oder je größer die zu verbindenden Teile sind, desto länger sollte die Schraube sein. Welche Antriebsart und Kopfform eine Schraube aufweisen sollte, hängt vom Werkzeug ab, mit dem sie eingedreht wird. Werkzeug und Schraubenkopf müssen formschlüssig zueinander passen, um eine optimale Übertragung des Drehmoments sicherzustellen.
Die Werkzeugaufnahme bestimmt also, ob beispielsweise eine Schraube mit Torx-, Schlitz-, Kreuzschlitz- oder Kombikreuzschlitzantrieb oder mit Sechskant-, Zylinder- oder Senkkopf erforderlich ist.
Gewindeschneidende und gewindefurchende Schrauben erfordern Kernlöcher unterschiedlicher Durchmesser. Bei selbstschneidenden Schrauben muss das Kernloch etwas kleiner gebohrt werden, damit ausreichend Material zur Bearbeitung zur Verfügung steht. Ist das Kernloch zu groß, kann das Gewinde nicht ausgeschnitten werden. Umgekehrt muss bei gewindefurchenden Schrauben das Kernloch etwas größer gebohrt werden, damit ausreichend Freiraum entsteht, in den das verdrängte Material fließen kann. Anhand folgender Formeln kann man das Kernlochmaß für gewindefurchende und gewindeschneidende Schrauben berechnen. Fürs Gewindefurchen gilt „Gewinde-Nenndurchmesser in mm – (0,5 x Gewindesteigung in mm) = Kernlochdurchmesser in mm“, fürs Gewindeschneiden: „Gewinde-Nenndurchmesser in mm – Gewindesteigung in mm = Kernlochdurchmesser in mm“.
Was bedeutet galvanisch verzinkt?
Die Verzinkung ist eine Methode, bei der eine Schicht Zink auf Stahl aufgetragen wird. Sie wird zum Zweck des Korrosions- und Oberflächenschutzes von Werkzeug und Werkzeugzubehör wie Schrauben, Muttern, Gewindestangen und Ähnlichem eingesetzt. Unterscheiden lassen sich mehrere Verfahren des Verzinkens. Galvanisch verzinkt bedeutet elektrolytisch verzinkt. Hier wird mithilfe von elektrischem Strom Zink auf den Stahl gebracht. Der Überzug ist dünner als bei feuerverzinkten Teilen, die in ein Bad aus heißem, flüssigem Zink eingetaucht werden und eine dickere Zinkschicht erhalten. Die Feuerverzinkung schützt zwar besser vor Korrosion, allerdings ist der Korrosionsschutz galvanisch verzinkter Werkzeuge für die meisten Einsatzumgebungen ausreichend.
Was sind Blechschrauben?
Blechschrauben sind gewindeformende Schrauben, die fast ausschließlich zu Befestigungszwecken verwendet werden. Mit ihrer Hilfe kann man Bauteile an Bleche aus Aluminium, Kupfer oder anderen metallischen Werkstoffen schrauben. Sie haben kein metrisches Gewinde und sind konisch geformt.
Was besagt die DIN 7500?
Die DIN 7500 definiert gewindefurchende Schrauben für Metalle, die ein metrisches ISO-Gewinde erzeugen. Unterschieden werden unter anderem die DIN 7500 C (gewindefurchende Schrauben mit Linsenkopf und PZ-Kreuzschlitz, Form C), DIN 7500 CTX (gewindefurchende Schrauben mit Linsenkopf und Torx), DIN 7500 D (gewindefurchende Schrauben mit Sechskant-Flanschkopf, Form D) und einige mehr.