Angeformte Gewinde

Die häufigsten Einsatzgebiete für angeformte Kunststoffgewinde sind Behälter, Verschlusskappen und Kunststoffformteile in der Sanitärtechnik. Angeformte Gewinde werden für lösbare feste Verbindungen an Gehäuseteilen, Filtern, Ventilen, Pumpen, Fittings und Verschlussringen genutzt. Ein weiteres Einsatzgebiet sind bewegliche Verbindungen zur Umwandlung von Drehbewegungen in Längsbewegungen oder von Drehmomenten in Längskräfte und umgekehrt. Beispiele dafür findet man in Ausstellfenstern, Wagenhebern, Warenautomaten, Türschlössern und den Verstellmechanismen von Außenspiegeln und Sitzen in Kraftfahrzeugen. Rohrgewinde kommen bei Kunststoffrohrleitungen und pneumatischen Vorrichtungen zum Einsatz.

Verschiedene Standardgewindeprofile wie Unified-Gewinde nach ANSI und metrische ISO-Gewinde weisen relativ große Teilflankenwinkel auf, die zu großen Tangential-(Umfangs-)spannungen und Radialkräften führen. Standardgewindeprofile wie Sägen- und Trapezgewinde haben kleine Teilflankenwinkel und eignen sich besser für Kunststoffgewinde. Empfohlen werden auch Steilgewinde, deren größere Gewindetiefe die Scherkraft erhöht und so das Abgleiten der Gewindegänge verhindert. Der Gewindekern und die Gewindespitze sollten in jedem Fall abgerundet werden, um die Spannungskonzentration zu reduzieren und die Festigkeit zu erhöhen.

Feste Verbindungen:
Feste Gewindeverbindungen müssen bruchsicher sein und selbsttätiges Lösen ausschließen. Durch die Axial-, Tangential-(Umfangs-) und Torsionsspannungen kann die Gewindeverbindung bei der Anfangsmontage am kleinsten Querschnitt zu Bruch gehen. Auch die im Bereich der eingeformten Schraublöcher üblicherweise auftretenden Bindenähte mindern die Festigkeit der Verbindung. Darüber hinaus können die Gewinde selbst reißen und das Versagen der Verbindung bewirken. Durch die mit der Zeit eintretende axiale Kriechverformung lockert sich die Verbindung. Darüber hinaus vermindert die radiale Kriechverformung im Gewindeabschnitt die Gewindescherfläche, so dass das Gewinde möglicherweise versagt.

Um ein Verkanten zu vermeiden, sollen angeformte Kunststoffgewinde keinesfalls einen scharfkantigen Gewindeauslauf aufweisen, sondern mit einem kompletten Gewindegang enden. Ebenso wenig sollten Gewinde an der Basis abrupt mit einer scharfen Kerbe enden, da dies zu einer höheren Spannungskonzentration führt. Der Übergang sollte vielmehr mit einem großzügigen Radius erfolgen.

Bewegliche Verbindungen:
Bewegliche Gewindeverbindungen sollen eine leichtgängige, ruckfreie Bewegungsübertragung ermöglichen. Am besten haben sich hier trapezförmige Gewindeprofile bewährt. Diese Gewinde werden ein- oder mehrgängig ausgeführt. Eingängige Gewinde sind häufig selbsthemmend und haben einen geringen Wirkungsgrad. Zusätzlich zu den für angeformte Kunststoffgewinde in festen Verbindungen geltenden Designanforderungen sind bei beweglichen Verbindungen die Flankenpressung und die Drehgeschwindigkeit zu berücksichtigen, um eine unzulässige Erwärmung der Gewindeflanken auszuschließen. Verschleißarme Kunststoffe verbessern die Leistung beweglicher Gewindeverbindungen. Eine Schmierung verbessert das Gleitverhalten der Gewindepartner und sollte, wenn möglich, vorgesehen werden.

Rohrgewinde:
Fachgerecht ausgeführte Kunststoffrohrgewinde können in der Regel von Hand so verschraubt werden, dass sie dicht schließen. Das Einschrauben eines konisch zulaufenden Rohrs mit Außengewinde in ein Kunststoffbauteil mit Innengewinde entspricht in etwa der Einführung eines Kegels in ein rundes Loch. Bei unsachgemäßer Montage können Risse in den Muffen auftreten. Anstelle von konisch zulaufenden Rohrgewinden können in vielen Fällen zylindrische Gewinde und O-Ringe verwendet werden.

Falls der Einsatz konischer Rohrgewinde aber unumgänglich ist, sollten nach Möglichkeit folgende Empfehlungen beachtet werden:

• Bei Kunststoff-Metall-Paarungen sollte das Außengewindeteil aus Kunststoff bestehen, damit es unter Pressung steht.
• Wenn das Drehmoment kontrolliert werden kann, sollte die Verbindung nur von Hand montiert werden.
• Kann das Drehmoment nicht kontrolliert werden, wird ein äußerer oder angeformter Bundring empfohlen.
• Da beim Einsatz von Werkzeugen die Gefahr des Überdrehens besteht, sollten bei Kunststoffteilen mit Gewinden abgeflachte Bereiche vermieden werden, die zur Verwendung von Werkzeugen einladen. Gegebenenfalls sollten Flügel, Rippen oder eine Oberflächenstruktur vorgesehen werden, um bei der manuellen Montage einen besseren Halt zu bieten.

Wie bei allen Gewindeverbindungen sind Langzeitversuche unter den extremen Betriebsdruck-, Temperatur- und Montagebedingungen durchzuführen, um die Zuverlässigkeit zu gewährleisten.