Wie man die Integrität der Verbindung durch das Wechseln von Metall zu Kunststoff aufrechterhält

Die schwächsten Stellen vieler Kunststoffteile sind die Verbindungs- und Montagepunkte. Während des Montageprozesses mit dem Gegenstück muss die Schraube mit genügend Moment angezogen werden um die empfohlene axiale Spannung einzuleiten die benötigt wird um die erforderliche Last zwischen der Schraube und dem Gewinde des Einsatzes zu erzielen so dass eine Lockerung verhindert wird. Ein verbreitetes Problem mit Schraubverbindungen in Plastikanwendungen ist dass Plastik empfänglich ist für Kriechen oder Drucknachlass. Bei Belastungen gut unterhalb der elastischen Grenze verlieren Kunststoffe die Fähigkeit Belastungen aufrechtzuerhalten. Wenn dieses Eintritt wird die Gewindeverbindung locker. 

Gewindeeinsätze aus Metall verbessern die Stärke der Verbindung in Kunststoffteilen beträchtlich und sind selbst nicht Gegenstand von Kriechen. Der grössere Körperdurchmesser und das Design des Körpers des Gewindeeinsatzes ermöglicht dass das angemessene Installationsmoment auf die Schraube angewandt wird.  Diese Verbindungen lockern sich nicht im Laufe der Zeit da der Messing einen dauerhaften Widerstand gegen Kriechen auf die gesamte Länge des Gewindes bietet. Darüberhinaus stellt der Gewindeeinsatz eine dauerhafte Montage und Demontage der Komponenten sicher ohne dass die Integrität der Verbindung eingeschränkt wird. Oftmals ist es der Gewindeeinsatz der es dem Konstrukteur ermöglicht Gussteile oder Metallkomponenten mit günstigeren Kunststoffen zu ersehen ohne dass die Performance beeinträchtigt wird. 

Typische Anforderungen an die Performance von Verbindungen bei der Verwendung von Gewindeeinsätzen sind Auszugskraft, Auszugsmoment oder gegen Durchziehen.  Die Auszugskraft ist die axiale Kraft die benötigt wird um den Gewindeeinsatz aus dem Kunststoff herauszuziehen. Das Drehmoment ist die Drehmomentkraft die erforderlich ist um den Gewindeeinsatz im Kunststoff zum drehen zu bringen. Zu guter letzt ist die Durchzugskraft eine Kombination von Drehmoment und Auszugskraft die auf der gegenüberliegenden Seite des Kopfes des Gewindeeinsatz angewandt wird (siehe Bild 1).

Konische Aufnahmebohrungen reduzieren Installationszeit und stellen eine passende Verbindung des Gewindeeinsatzes mit der Bohrung sicher. Eine leichtere Entfernung vom Kernstift stellt einen zusätzlichen Vorteil dar. Nur konische Gewindeeinsätze sollten für konische Aufnahmebohrungen verwendet werden. Der Nachteil ist dass konische Gewindeeinsätze nicht symmetrisch sind und daher vor der Installation orientiert werden müssen. 

Die Performance von Gewindeeinsätzen wird durch den Durchmesser des Plastikdurchmessers und/oder der Wandstärke beeinflusst. Allgemein ist die optimale Wandstärke des Kunststoffdurchmessers 2 bis 3 mal so gross wie der Durchmesser des Gewindeeinsatzes mit der relativ multiplen Verringerung wenn der Durchmesser des Gewindeeinsatzes zunimmt. Die Wandstärke muss hinreichend sein um Materialaufweitungen während der Installation zu vermeiden und für Wanddurchmesser um stark genug für das empfohlene Schraubeninstallationsmoment zu sein. 

Gewindeeinsätze die nach dem Entformen kalt in die Aufnahmebohrung eingepresst werden erfordern einen grösseren Kunststoffdurchmesser und/oder Wandstärke um dem grösseren Druck zu widerstehen der während der Installation einwirkt. Die Installation des Gewindeeinsatzes wenn der Kunststoff immer noch warm ist verhindert üblicherweise Probleme.

Der Durchmesser der Bohrung im Gegenstück ist sehr wichtig. Der Gewindeeinsatz und nicht der Kunststoff muss die Last tragen. Die Bohrung im Gegenstück muss grösser sein als der Aussenduchmesser der Montagschraube aber kleiner als die Führungszapfen des Gewindeeinsatzes. Dieses verhindert herausreissen. Wenn eine grössere Bohrung im Gegenstück für Verbindungszwecke erforderlich ist sollte eine Gewindeeinsatz mit Kopf in Betracht gezogen werden. Die Gewindeeinsätze sollten bündig installiert werden (oder nicht mehr als 0,13 mm über der Bohrung). 

Wenn das Anschlussteil aus Kunststoff ist sollte die Verwendung eines Compression Limiter in Betracht gezogen werden um die Vorspannung auf der Schraubverbindung aufrechzuerhalten. Um sicherzustellen dass die Compression Limiter richtig verwendet werden sollten Sie an den Gewindeeinsatz anstossen so dass der Gewindeeinsatz und nicht der Kunststoff die Last trägt.

Gewindeeinsätze mit Kopf sorgen für eine grössere Tragfläche und eine leitende Oberfläche falls dieses eine Erfordernis darstellt. Anwendungen mit hohen Beanspruchungen können profitieren wo der Kopf entgegengestzt der Last in eine Durchzugs-Konfiguration platziert wird (siehe Bild 3). Konische Gewindeeinsätze sollten nicht in DurchzugsAnwendungen oder dünnwandigen Kunststoffen verwendet werden da dieses ein Reissen des Kunststoffs zur Folge hat.