Ausgerissenes Gewinde: Welche Seite hat tatsächlich versagt?

Kurz gesagt: „ausgerissen“ ist ein Wort für drei verschiedene Schäden. Das Gewinde der Schraube wurde abgeschert, das Gewinde in der Bohrung wurde abgeschert, oder die Antriebsaussparung im Kopf ist ausgenudelt, und kein Gewinde hat überhaupt versagt. Sie haben verschiedene Ursachen, liegen bei verschiedenen Beteiligten und brauchen verschiedene Abhilfen. Die Reparatur, zu der die meisten zuerst greifen — eine größere Schraube eindrehen —, vernichtet die Beweise, die man zur Unterscheidung braucht; deshalb versagt dieselbe Verbindung meist erneut.

Eine Zylinderschraube mit einem rot markierten, ausgerissenen Gewindeabschnitt schwebt über einem aufgeschnittenen Block mit intaktem Innengewinde.

Drei Schäden, ein Wort

Was tatsächlich kaputt ist und wo die Ursache liegt
Schaden	Was man sieht	Wo die Ursache meist liegt
Schraubengewinde abgeschert	Gewinde der Schraube auf einem Teil der Länge abgeflacht oder fehlend; das Gewinde in der Bohrung wirkt scharf	Spezifikation — Festigkeitsklasse, Werkstoffpaarung oder eine zu enge Bohrung
Gewinde in der Bohrung abgeschert	Schraubengewinde intakt; die Schraube dreht frei durch und zieht nicht an	Einschraubtiefe oder Grundwerkstoff — meist zu wenige Gänge in einem weichen Werkstoff
Aussparung ausgenudelt (Cam-out)	Die Antriebsaussparung ist rundgedreht; die Schraube sitzt noch fest und hält noch	Schrauber, Bitverschleiß oder die falsche Aussparungsnorm — mit dem Gewinde ist nichts

Der dritte Fall wird am häufigsten falsch zugeordnet. Eine ausgenudelte Aussparung fühlt sich an, als hätte die Schraube versagt, also wird sie als Schraubenfehler gemeldet — doch die Verbindung ist intakt und die Ursache liegt beim Werkzeug. Phillips- und JIS-Aussparungen sehen fast gleich aus und verhalten sich unter Drehmoment unterschiedlich, und genau das erzeugt diese Reklamation. Das Englische benennt die drei getrennt, weshalb sich „stripped“ in keiner Richtung sauber übersetzen lässt.

Drei Prüfungen, bevor irgendetwas repariert wird

Die Schraube herausdrehen und ihr Gewinde unter Vergrößerung betrachten. Abgeflachte Spitzen auf einem Teil der Länge bedeuten, dass die Schraube abgeschert wurde. Scharfe, unbeschädigte Gänge bedeuten, dass sie es nicht wurde
Eine nachweislich gute Schraube von Hand in die Bohrung drehen. Dreht sie ohne Widerstand hinein und zieht nicht an, hat die Bohrung versagt
Die Aussparung vor allem anderen ansehen. Ist sie rundgedreht und klemmt die Schraube noch, handelt es sich um Cam-out, und das Gewinde ist eine falsche Fährte

Diese Prüfungen vor dem Aufbohren, Gewindeschneiden oder Einsetzen eines Gewindeeinsatzes durchführen, denn jeder dieser Schritte entfernt die Flächen, an denen die Antwort abzulesen ist. Die fünf Minuten, die man hier aufwendet, entscheiden, ob man diese eine Verbindung repariert oder alle Verbindungen.

Also ist die Bohrung das fehlerhafte Teil — nur arbeitet hier oft die Konstruktion wie vorgesehen

Eine Gewindeverbindung wird bewusst so ausgelegt, dass eine Seite schwächer ist, und das richtige schwache Glied ist die Schraube, nicht die Bohrung — eine abgescherte Schraube kostet eine Schraube, ein ausgerissenes Gehäuse kostet das Gehäuse. Die übliche Auslegungsregel lautet, dass die Scherfläche des Gewindes deutlich größer sein soll als der Spannungsquerschnitt der Schraube, mit einem Faktor von etwa 2, damit Überlast das billige Teil bricht.

Ist die Bohrung ausgerissen, wurde dieses Verhältnis nicht erreicht. Fast immer liegt es an der Einschraubtiefe in einem weichen Grundwerkstoff, nicht an einer schlechten Schraube
Bohrtiefe ist nicht Gewindeeingriff. Eine tiefe Bohrung mit kurzem Gewindeanteil oder eine Fase, die den ersten Gang wegnimmt, ergibt weniger tragende Gänge, als die Zeichnung vermuten lässt
Unter M3 wird die Rechnung unerbittlich. Ein Durchmesser Einschraubtiefe ergibt bei feiner Steigung weniger Gänge, und ein an die Fase verlorener Gang ist ein viel größerer Anteil am Ganzen

Welchen der drei möglichen Schäden die Norm tatsächlich vorsieht, steht unter Die Mutter hat eine einzige Zahl.

Vier Ursachen, in der Reihenfolge, in der sie meist tatsächlich zutreffen

Zu hohes Drehmoment. Die häufigste und am seltensten gemessene Ursache. Ein Schrauber, nach Gefühl oder mit einer nicht kalibrierten Kupplung eingestellt, liefert eine Streuung, keinen Wert — und die Reibung entscheidet überhaupt erst, wie viel dieses Drehmoments zu Klemmkraft wird
Zu wenig Gewindeeingriff. Siehe oben — ein Zeichnungsproblem, das erst in der Fertigung sichtbar wird
Falsche Vorbohrung. Zu eng erhöht das Eindrehmoment, bis die Schraube abschert; zu weit lässt zu wenig Werkstoff, um ein Gewinde zu formen. Die richtige Größe ist ein Fenster, keine Zahl
Wiederholte Demontage bei selbst geformtem Gewinde. Eine Blechschraube oder gewindeformende Schraube erzeugt ihr Gewinde beim Eindrehen. Jede erneute Montage schneidet oder verformt es wieder, und jeder Zyklus entfernt Werkstoff, der nicht zurückkommt — in Kunststoff ist das der Normalfall und nicht die Ausnahme

Der letzte Punkt ist eine Konstruktionsentscheidung, die als Wartungsproblem missverstanden wird. Wird eine Verbindung mehr als eine Handvoll Male geöffnet, ist ein von der Schraube selbst geformtes Gewinde die falsche Wahl — und keine noch so gute Drehmomentkontrolle behebt das.

Reparaturen und was jede davon kostet

Vier Auswege, geordnet nach dem, was sie hinterlassen
Reparatur	Was sie bringt	Was sie kostet
Größere Schraube	Am schnellsten, braucht nichts Neues	Vernichtet die Beweise, ändert die Teilenummer und verschiebt das schwache Glied — und Schraube ändern oder Gehäuse ändern hat einen eigenen Kostenvergleich — die Verbindung ist jetzt nicht normgerecht und nicht dokumentiert
Drahtgewindeeinsatz	Stellt die ursprüngliche Gewindegröße wieder her, oft fester als das Gewinde im Grundwerkstoff	Braucht den richtigen Bohrer und Gewindebohrer; die meisten missglückten Reparaturen gehen auf eine falsche Bohrergröße oder eine nicht gereinigte Bohrung zurück
Massiver oder eingespritzter Einsatz	Die eigentliche Lösung bei wiederholter Demontage, besonders in Kunststoff	Erfordert Konstruktionsänderung und Werkzeug — keine Reparatur vor Ort
Längere Schraube, mehr Eingriff	Behebt die Ursache statt des Symptoms	Nur möglich, wenn Tiefe vorhanden ist, und eine Änderung, die erneut verifiziert werden muss

Bemerkenswert: Die schnellste Reparatur ist die einzige, die den nächsten Schaden schwerer diagnostizierbar macht. Das spricht nicht dagegen, sie je einzusetzen — es spricht dafür, zuerst die drei Prüfungen zu machen, damit die Entscheidung mit der Information getroffen wird statt an ihrer Stelle.

Vor all dem steht die Frage, die die meisten zuerst stellen: Gibt es etwas, das man einfüllen kann? Drei der vier üblichen Kandidaten sind für etwas anderes als Last ausgelegt.

Die Frage, die den nächsten Schaden verhindert

Wie oft wird diese Verbindung über die Lebensdauer des Produkts geöffnet? Einmal, dann ist ein von der Schraube geformtes Gewinde in Ordnung. Fünfmal, dann ist es grenzwertig. Zwanzigmal, dann war ein Einsatz immer die richtige Antwort, und die ausgerissene Bohrung war nur eine Frage der Zeit.

Wird zur Lösung die Schraube selbst geändert, die erneute Verifizierung vor dem Wechsel kalkulieren — eine andere Gewindeform, Länge oder Beschichtung ändert die Reibung und damit die Klemmkraft; das ist eine Änderung der Verbindung, kein Teiletausch.

Dieser Beitrag behandelt Schritt 2: Gewinde. Die vollständige Reihenfolge lautet Grundwerkstoff, Gewinde, Kopf, Antrieb, Oberfläche und Dokumentation. Warum eine andere Reihenfolge Nacharbeit verursacht, erläutert der englische Beitrag Specifying a screw.

Häufige Fragen

Wie erkennt man, ob die Schraube oder die Bohrung ausgerissen ist?

Die Schraube herausdrehen und ihr Gewinde unter Vergrößerung betrachten. Sind die Spitzen auf einem Teil der Länge abgeflacht oder fehlen, wurde die Schraube abgeschert. Ist das Schraubengewinde scharf und unbeschädigt, dreht aber eine nachweislich gute Schraube in der Bohrung frei durch, ohne anzuziehen, hat die Bohrung versagt. Ist die Antriebsaussparung rundgedreht, während die Schraube noch klemmt, hat gar kein Gewinde versagt — das ist Cam-out, und die Ursache liegt beim Schrauber.

Warum reißt die Bohrung aus und nicht die Schraube?

Eine Gewindeverbindung wird so ausgelegt, dass eine Seite das schwache Glied ist, und das richtige schwache Glied ist die Schraube: Eine abgescherte Schraube kostet eine Schraube, ein ausgerissenes Gehäuse das Gehäuse. Die übliche Regel lautet, dass die Scherfläche des Gewindes den Spannungsquerschnitt der Schraube etwa um den Faktor 2 übersteigen soll. Ist die Bohrung ausgerissen, wurde dieses Verhältnis nicht erreicht — normalerweise wegen zu weniger tragender Gänge in einem weichen Grundwerkstoff, nicht wegen einer fehlerhaften Schraube.

Ist ein Drahtgewindeeinsatz besser als eine größere Schraube?

Für Diagnose und Dokumentation ja. Ein Drahtgewindeeinsatz stellt die ursprüngliche Gewindegröße wieder her und ist oft fester als das Gewinde im Grundwerkstoff, sodass Teilenummer und Zeichnung gültig bleiben. Eine größere Schraube ändert das Teil, verschiebt das schwache Glied und vernichtet die Flächen, an denen sich feststellen lässt, was versagt hat — deshalb versagt dieselbe Verbindung meist erneut, ohne dass festgehalten ist, warum.

Warum reißen Blechschrauben nach einigen Montagen aus?

Eine Blechschraube oder gewindeformende Schraube erzeugt ihr Gewinde beim Eindrehen. Jede erneute Montage schneidet oder verformt dieses Gewinde wieder, und jeder Zyklus entfernt Werkstoff, der nicht zurückkommt. Wird eine Verbindung über die Produktlebensdauer mehr als eine Handvoll Male geöffnet, ist ein von der Schraube selbst geformtes Gewinde die falsche Wahl, und ein eingespritzter oder eingepresster Einsatz war immer die richtige. Drehmomentkontrolle behebt das nicht.

Quellen

Anfrage

Reißen in der Fertigung Gewinde aus, und es ist unklar, welche Seite versagt? Senden Sie Fotos der herausgedrehten Schraube, der Bohrung und der Antriebsaussparung sowie Grundwerkstoff und Anziehdrehmoment. Diese drei Fotos trennen die drei Fälle meist — einschließlich des häufigen Falls, in dem mit der Schraube nichts ist und die Einstellung des Schraubers geändert werden muss.

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