Verschraubungen sind in jeder Branche äußerst verbreitet – und das aus gutem Grund: Sie bieten eine schnelle und einfache Möglichkeit, mehrere Teile miteinander zu verbinden, einschließlich verbindung von lasergeschnittenen Teilen. Doch eine Verschraubung ist nur dann nützlich, wenn beide Teile das gleiche Gewinde haben. Selbst wenn ein Verbindungselement denselben Durchmesser aufweist, gibt es verschiedene Gewindearten und -größen, die eine Inkompatibilität verursachen können. Dieser Artikel erklärt die Grundlagen von Schraubgewinden: wie man Gewindegrößen misst, die verschiedenen Arten und hilfreiche Werkzeuge, um sie einfacher zu identifizieren.
Schraubgewinde befinden sich an Muttern, Bolzen, Schrauben und Bauteilen, die ineinandergreifen, um zwei oder mehr Teile zusammenzuhalten. Gewinde sind spiralförmig, ähnlich einer Feder, und die präzise Form dieser Spirale ermöglicht es den Teilen, wiederholt exakt zusammenzupassen. Die Gewinde haben einen Grat und eine Rille; der Grat eines Gewindeteils passt genau in die Rille des passenden Gegenstücks und verhindert so das Lösen der Verbindung, solange der Verbinder nicht gedreht wird.
Gewinde haben drei entscheidende Maße: Durchmesser, Gewindesteigung und die Gewindelänge. Es existieren verschiedene Normen, die Gewinde definieren; einige sind in bestimmten Ländern verbreiteter, andere wiederum sind für spezielle Branchen oder Anwendungen entwickelt worden.
Zoll und metrisch sind zwei unterschiedliche Maßeinheitensysteme, die das gleiche Ziel verfolgen. Ein Zoll entspricht 25,4 Millimetern und ist etwa so breit wie ein erwachsener Daumen. Das Zollsystem wird überwiegend in den USA genutzt, wohingegen das metrische System weltweit dominiert. Beide Systeme sind unter verschiedenen Namen bekannt, wie in der Tabelle unten aufgeführt. Verbindungselemente können entweder zöllig oder metrisch sein, und die Art ihrer Bezeichnung unterscheidet sich je nach System.
| ImperialEnglishSAE (Standardamerikanisches Englisch) | MetrischSI (Système international/Internationales Einheitensystem) |
Neben der Maßeinheit wird auch der Gewindeabstand unterschiedlich angegeben. „Threads per Inch“ (TPI, Gangzahl pro Zoll) und Steigung (Pitch) sind zueinander invers, messen aber beide die Dichte bzw. den Abstand zwischen den Gewindegängen. TPI gibt die Anzahl der Gewindegänge pro Zoll an, während Pitch den Abstand zwischen zwei Gewindegängen in Millimetern angibt. TPI wird ausschließlich für Zoll-Gewinde verwendet, Pitch nur für metrische Gewinde und muss in mm gemessen werden.
Für Handwerker ist es wichtig, zu wissen, wie man Gewindegrößen abliest. Für Zoll- wie auch für metrische Gewinde gibt es ein standardisiertes Format. Nachfolgend finden Sie ein kommentiertes Beispiel für jede Variante.
Ebenso wichtig ist die korrekte mündliche Bezeichnung von Verbindungselementen. Im obigen Beispiel wird das zöllige Verbindungselement „Half Thirteen Bolt, one inch long“ genannt, das metrische Pendant als „M Sechs Schraube, ein Millimeter Steigung, fünfunddreißig Millimeter lang“.
Äußere Gewinde, auch als „männliche Gewinde“ bezeichnet, sind an der Außenseite eines Bolzens, einer Schraube oder eines Gewindebolzens sichtbar. Sie lassen sich am einfachsten messen und identifizieren. Innengewinde befinden sich in Bauteilen wie Gewindebohrungen oder Muttern. Diese werden als „weibliche Gewinde“ bezeichnet und sind schwieriger zu messen als Außengewinde. Sind die zu identifizierenden Gewinde nicht gleichmäßig, sondern konisch, handelt es sich um Rohrgewinde. Rohrgewinde werden meist für Flüssigkeiten oder Gase eingesetzt und besitzen eigene Normen. Wichtig zu wissen ist, dass der gemessene Durchmesser bei Rohrgewinden nicht der angegebenen Gewindegröße entspricht; z.B. hat ein ½“-14 NPT-Gewinde einen Außendurchmesser von 0,84“. In solchen Fällen hilft eine spezielle Rohrgewindetabelle, die sowohl die Nenn- als auch die Istmaße aufführt.
Der Außendurchmesser eines Bolzens wird als Nenn- oder Hauptdurchmesser bezeichnet. Dieser Wert ist bei der Bestimmung der Gewindegröße zu messen. Halten Sie das Verbindungselement parallel zum Lineal und messen Sie von einem Gewindekamm zum gegenüberliegenden Kamm. Achten Sie darauf, das Verbindungselement möglichst parallel zum Messwerkzeug auszurichten, um eine präzise Messung zu erzielen.
Wie bereits erläutert, sind TPI und Gewindesteigung (Pitch) zueinander invers. Durch jeweils eine Messung kann entweder TPI oder Pitch ermittelt werden, indem man den Wert umrechnet: (1/TPI) x 25,4 = Steigung in mm und 1/Pitch x 25,4 = TPI. Im Folgenden wird erklärt, wie Sie beide Werte direkt messen.
Setzen Sie den Schraubenkopf an den Anfang eines Lineals, messen und markieren Sie eine Stelle einen Zoll vom Ende des Verbindungselements entfernt und zählen Sie die Gewindegänge zwischen Schraubenende und Markierung. Es werden nur die Spitzen oder Täler gezählt, nicht beide. Ist das Verbindungselement kürzer als ein Zoll, multiplizieren Sie die gezählten Gewindegänge entsprechend, um den Wert für einen Zoll zu erhalten. Z.B. bei ¼“ Schraubenlänge multiplizieren Sie die Anzahl der Gewindegänge mit 4.
Die Steigung wird ermittelt, indem der Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Gewindespitzen oder -tälern in Millimetern gemessen wird. Richten Sie den Schraubenkopf am Linealanfang aus, und suchen Sie eine Gewindespitze, die mit einer Markierung übereinstimmt. Messen Sie dann den Abstand zur nächsten Spitze oder zum nächsten Tal. Dieser Abstand ist meist sehr klein, oft unter 2 mm, weshalb es sinnvoll ist, mehrere Gewindegänge zu zählen und daraus den Mittelwert zu berechnen. Z.B. zählen Sie 10 Gewindegänge ab und teilen die gemessene Distanz durch die Anzahl der Gewindegänge.
Sobald Durchmesser und TPI bzw. Steigung bekannt sind, vergleichen Sie die Werte mit einer Gewindetabelle. In den USA sind zöllige Verbindungselemente am häufigsten. Stimmen die Maße nicht überein, prüfen Sie metrische Tabellen, Rohrgewindetabellen oder ziehen Sie in Betracht, dass das Verbindungselement abgenutzt ist. Ältere Schrauben können durch Verschleiß einen geringfügig kleineren Durchmesser aufweisen, wählen Sie in solchen Fällen die nächstgrößere Größe.
Eine Gewindelehre erleichtert das Bestimmen von TPI oder Pitch erheblich. Die Preise reichen von etwa 10 € für ein Einsteigermodell bis zu über 50 € für professionelle Sets. Wählen Sie einfach ein Blatt der Lehre aus und halten Sie die Zähne der Lehre an das Verbindungselement. Ein weißer Hintergrund, z.B. Papier, erleichtert das Ablesen. Probieren Sie verschiedene Blätter, bis keine Lücke mehr sichtbar ist und die Zähne exakt in die Gewindegänge passen.
Ein Maßband genügt, aber das Messen mit einem Messschieber ist schneller und präziser. Bei Außengewinden legen Sie einfach die Messschenkel längs am Verbindungselement an. Es hilft, den Messschieber leicht schräg zu halten, um über mehrere Gewindespitzen zu messen und so das Verrutschen in eine Rille zu vermeiden. Bei Innengewinden achten Sie darauf, den Messschieber mittig im Loch und möglichst gerade zu halten.
Eine besonders schnelle und einfache Methode ist die Kombination aus Messschieber und Gewindelehre. Messen Sie zunächst den Durchmesser mit dem Messschieber, dann die Steigung oder TPI mit der Gewindelehre. Vergleichen Sie die ermittelten Werte anschließend mit einer Referenztabelle, um die richtige Größe zu bestimmen.
Die vielleicht schnellste Methode ist die Verwendung einer Mutter-/Schraubengewindelehre. Sie funktioniert sowohl für Muttern als auch für Schrauben, ist jedoch ein Spezialwerkzeug ohne weitere Verwendungszwecke. Es gibt drei Typen: eine flache Kartenlehre, eine Wandhalterung aus Holz oder Metall mit herausragenden Gewindebolzen, oder eine Serie kopfloser Schrauben, meist durch einen Draht verbunden. Die Kartenlehre wird verwendet, indem man das Verbindungselement in die Aussparung schiebt und einen Näherungswert ermittelt, der dann mit einer Referenztabelle verglichen wird. Die Wandhalterung besitzt eine Reihe von Muttern und Bolzen an einer Platte, an denen der Anwender die Schraube oder Mutter anprobiert und die abgelesene Größe übernimmt. Die kleinere Variante funktioniert ähnlich, ist aber kompakter; mehrere beschriftete Metallstücke sind verbunden, jeweils mit einem männlichen und weiblichen Gewinde. Beim Identifizieren eines Gewindes mit einem anderen Gewindeteil ist es wichtig, die Teile vorsichtig zusammenzuschrauben – bei zu großem Kraftaufwand können Verbindungselement, Lehre oder beide beschädigt werden.
Innengewinde sind schwieriger zu identifizieren als Außengewinde, da sie im Bauteil verborgen liegen und die Bestimmung von TPI oder Steigung erschweren. Es gibt dennoch mehrere Ansätze: Messen Sie das passende Verbindungselement (sofern vorhanden), verwenden Sie eine Mutterlehre oder probieren Sie es mit Versuch und Irrtum. Ist bereits ein Verbindungselement montiert, bestimmen Sie das Gewinde wie oben beschrieben. Andernfalls nutzen Sie eine Mutterlehre, die aus mehreren beschrifteten Gewindeteilen besteht. Achten Sie darauf, die beiden Teile vorsichtig zu verschrauben, um Beschädigungen durch zu viel Kraft zu vermeiden. Eine weitere Möglichkeit ist das Ausprobieren verschiedener, im Durchmesser passender Verbindungselemente. Die Messung des Innendurchmessers der Mutter oder des Innengewindeteils kann die Suche auf einige wenige mögliche Größen eingrenzen.
Das Verständnis und das präzise Messen von Schraubgewinden gehören zu den wichtigsten Kompetenzen im Werkzeugkasten eines jeden Konstrukteurs. Sie ermöglichen einfache Verbindungen, komplexe Lagerflächen, Verstellmöglichkeiten im Design und vieles mehr. Die Gewindebestimmung gelingt mit einfachen Hilfsmitteln wie einem Lineal genauso wie mit spezialisierten Werkzeugen wie einer Schraubengewindelehre. Denken Sie beim Messen an die verschiedenen Gewindearten: Zoll, metrisch und Rohrgewinde. Ein letzter Hinweis: Testen Sie Gewindepassungen stets vorsichtig und vermeiden Sie Gewaltanwendung beim Zusammenschrauben – so verhindern Sie Schäden durch falsch passende oder kreuzende Gewinde.
