⚡ Das Wichtigste
1. Ein Drahtgewindeeinsatz erzeugt ein Stahlgewinde in einem weichen Werkstoff. Aluminium, Magnesium, Zinklegierung, Kunststoffe und Gusseisen haben schwache Gewinde, die nach wenigen Montagen ausreißen. Mit einem Edelstahleinsatz wird das Gewindepaar zu Stahl auf Stahl mit drei- bis fünffacher Belastbarkeit.
2. Freilaufend und schraubensichernd sind zwei verschiedene Produkte. Die freilaufende Ausführung hat ein durchgehendes Gewinde und lässt sich wiederholt montieren. Die schraubensichernde Ausführung hat eine polygonale Quetschung, die die Schraube klemmt — sie wirkt jedoch nur gegen Rotation, nicht gegen Querschwingung.
3. Die Länge ist der am häufigsten falsch gewählte Parameter. Die Länge wird in Durchmessern angegeben: 1D für dünne Wandungen, 1,5D als Standard für Aluminium, 2D–3D für hohe Lasten. Zu kurz kostet Festigkeit, zu lang bedeutet ein tieferes Loch und höhere Kosten.
4. Der Kernlochbohrer hat nicht den Nenndurchmesser. Ein Einsatz M6 benötigt ein Kernloch von 6,3 mm (M6×1.0 freilaufend) und einen Gewindebohrer ST6×1.0. Ein Bohrer von 6,0 mm ist der häufigste Montagefehler in der Fertigung.
5. Den Zapfen mit einem Durchschlag abbrechen, nie mit einer Zange. Herausdrehen beschädigt den Einsatz. Der verbleibende Zapfen beeinträchtigt die Funktion nicht, in Luftfahrt und Medizintechnik ist seine Entfernung jedoch vorgeschrieben.
6. Edelstahl 304 ist die allgemeine Antwort. 80 % der Anwendungen nutzen 304; über 300 °C kommt Inconel 718 zum Einsatz, bei starker Korrosion 316; verzinkte Stahleinsätze sind nur für Grundkörper aus Kohlenstoffstahl sinnvoll.
7. Einsätze sind nicht universell. Bei Wandungen unter 1,5D und bei Kunststoffen über M4 mit Montagedrehmoment über 3 N·m sind ein selbstschneidender Einsatz oder ein Einschmelzeinsatz die bessere Antwort.
1. Was ein Drahtgewindeeinsatz ist und was er löst
2. Wie er ein Gewinde verstärkt
3. Freilaufend gegenüber schraubensichernd
4. Die Länge wählen: 1D / 1,5D / 2D / 3D
5. Tabelle der metrischen Größen (2026)
6. Werkstoffauswahl
7. Montage in fünf Schritten
8. Wann kein Drahtgewindeeinsatz geeignet ist
9. Häufige Fehler
10. Häufige Fragen: zehn Fragen aus der Praxis
11. Normen und Referenzen
1. Was ein Drahtgewindeeinsatz ist und was er löst
Ein Drahtgewindeeinsatz — meist als CoilSert bezeichnet, nach dem Handelsnamen der Helical Coil Corporation — ist eine schraubenförmig gewickelte Buchse aus präzisem Edelstahldraht mit rautenförmigem Querschnitt. Er sieht wie eine Feder aus, doch seine Innen- und seine Außenfläche tragen ein Standardgewinde mit 60°.
In ein mit einem speziellen ST-Gewindebohrer geschnittenes Loch eingedreht, weitet er sich radial gegen die Bohrungswand, sodass seine Außenseite im Grundwerkstoff verklemmt und seine Innenseite ein Standard-Innengewinde bildet. Die Schraube läuft dann in Stahl statt in Aluminium oder Kunststoff.
1.1 Drei Probleme, die er löst
- Gewinde in Werkstoffen geringer Festigkeit verstärken. Aluminium 6061 hat eine Streckgrenze von 276 MPa; ein direkt geschnittenes Gewinde M6 reißt nach etwa fünf Montagen aus. Mit Einsatz steht 304-Edelstahl gegen eine Schraube der Klasse 8.8, und es halten 50 Montagen und mehr.
- Beschädigte Gewinde instand setzen. Ein ausgerissenes oder überdrehtes Loch lässt sich aufbohren, mit einem ST-Gewindebohrer versehen und mit einem Einsatz wieder auf den Nenndurchmesser bringen — die Standardreparatur für Gewinde in Zylinderköpfen und Getriebegehäusen.
- Gewindenormen vereinheitlichen. Ein Zolleinsatz in einem Aluminiumgehäuse vermeidet die Vermischung von Befestigungssystemen, und ein Reduziereinsatz verwandelt ein großes Loch in ein kleines Gewinde in dicker Platte.
1.2 Einsatzbereiche
- Luftfahrt: Zelle, Nebenaggregategetriebe, Fahrwerk — Aluminiumstrukturen, hohe Schwingung, Gewicht entscheidend. Abgedeckt durch die HB-Reihe.
- Automobil: Getriebegehäuse, Zylinderköpfe, Ölwannen — Aluminium-Druckguss.
- Elektronik und Telekommunikation: Laptop-Chassis, Gehäuse von 5G-Basisstationen, Gehäuse optischer Module — Magnesium-Aluminium, dünne Wandungen.
- Robotik: Gelenkgehäuse und Anschraubflächen von Getrieben in Aluminium 7075.
- Medizintechnik: Chirurgische Instrumente und CT-Gantry, wo 316 oder Inconel gefordert ist.
2. Wie er ein Gewinde verstärkt
Die erste Frage von Konstrukteuren lautet, wie eine Feder Last tragen kann. Die Antwort liegt im Querschnitt.
2.1 Der rautenförmige Drahtquerschnitt
Der Draht ist nicht rund. Er ist ein abgeflachter Rautenquerschnitt mit einer Kante nach außen und einer nach innen. Zur Schraubenlinie gewickelt, legt sich die Außenkante in die Bohrungswand, und die Innenkante bildet ein Standard-Innengewinde mit 60°.
Beim Eindrehen einer Schraube drückt deren Flanke den Einsatz radial nach außen, sodass die gesamte Außenfläche über 360° auf der Bohrung anliegt. Diese Federpassung beseitigt jede Relativbewegung zwischen Einsatz und Bohrung: Die Last läuft über den vollen Umfang, statt sich in den ersten Aluminiumgewindegängen zu konzentrieren.
2.2 Wie sich die Spannungsverteilung ändert
In einem direkt geschnittenen Aluminiumgewinde konzentriert sich die Last auf die ersten drei Gänge — etwa 40 % im ersten, 80 % in den ersten drei. Das Aluminium wird dort gestaucht, bevor die Last weiterwandert; genau deshalb reißen Aluminiumgewinde aus.
Ein Einsatz ist ein elastisches Element, das die Last auf alle tragenden Gänge verteilt. Versuchsdaten zeigen die drei- bis fünffache Ermüdungslebensdauer und die zwei- bis dreifache Auszugskraft gegenüber einem direkt geschnittenen Gewinde.
2.3 Welche Funktion der Zapfen hat
Ein freilaufender Einsatz besitzt an einem Ende einen kleinen radialen Zapfen. Das Montagewerkzeug greift ihn, um den Einsatz einzudrehen; nach dem Setzen wird der Zapfen mit einem Durchschlag abgebrochen. Schraubensichernde Einsätze haben keinen Zapfen, weil die Quetschung diese Stelle einnimmt.
3. Freilaufend gegenüber schraubensichernd
| Freilaufend | Schraubensichernd | |
|---|---|---|
| Innengewinde | durchgehend, Standard 60° | eine oder zwei polygonale Quetschungen (5–10 % Durchmesserreduzierung) |
| Montageverhalten | gleichmäßig, wie bei einer normalen Mutter | deutlicher Widerstand an der Quetschung (Losdrehmoment) |
| Sicherungsprinzip | keines — beruht auf der Federpassung in der Bohrung | die Quetschung klemmt die Schraube und wirkt der Rotation entgegen |
| Wiedermontage | unbegrenzt | 10–15 Mal, bevor die Quetschung ermüdet |
| Typischer Einsatz | Abdeckungen und Wartungsstellen | selten geöffnete, schwingungsbeanspruchte Verbindungen |
| Temperatur | 304 bis 300 °C, Inconel bis 600 °C | gleich, gleicher Werkstoff |
| Kosten | 1× | etwa 1,3–1,5× |
4. Die Länge wählen: 1D / 1,5D / 2D / 3D
Die Länge wird als Vielfaches des Nenndurchmessers angegeben. M6×1,5D bedeutet 9 mm wirksame Länge.
| Länge | Grundwerkstoff | Typischer Einsatz | Tragfähigkeit in Aluminium |
|---|---|---|---|
| 1D | Wanddicke über 8 mm | leichte Abdeckungen, Positionierstellen | etwa 60 % der Schraubenzugfestigkeit |
| 1,5D | übliche Aluminiumwandungen von 4–8 mm | der Standard für 80 % der Anwendungen | etwa 85 % der Schraubenzugfestigkeit |
| 2D | hochbelastetes Aluminium, Magnesium | Motorhalterungen, Anschraubflächen | 100 % — die Schraube bricht zuerst |
| 3D | dünne Wandungen oder Gusseisen | durchgehendes Gewinde durch dünne Platte | 100 %, jedoch ein tiefes Loch |
5. Tabelle der metrischen Größen (2026)
Freilaufende metrische Einsätze aus dem Lieferprogramm, mit Kernlochbohrer, ST-Gewindebohrer und empfohlener Länge:
| Gewinde | Steigung | Kernlochbohrer (mm) | ST-Gewindebohrer | Länge 1,5D (mm) | Lastklasse |
|---|---|---|---|---|---|
| M3×0.5 | 0,5 | 3,30 | ST3×0.5 | 4,5 | leicht |
| M4×0.7 | 0,7 | 4,50 | ST4×0.7 | 6,0 | allgemein |
| M5×0.8 | 0,8 | 5,60 | ST5×0.8 | 7,5 | allgemein |
| M6×1.0 | 1,0 | 6,30 | ST6×1.0 | 9,0 | allgemein |
| M8×1.25 | 1,25 | 8,30 | ST8×1.25 | 12,0 | hoch |
| M10×1.5 | 1,5 | 10,40 | ST10×1.5 | 15,0 | hoch |
| M12×1.75 | 1,75 | 12,50 | ST12×1.75 | 18,0 | hoch |
6. Werkstoffauswahl
| Werkstoff | Max. Temperatur | Korrosion | Typischer Einsatz | Relativer Preis |
|---|---|---|---|---|
| 304 Edelstahl | 300 °C | allgemein | der Standard für 80 % der Anwendungen | 1× |
| 316 Edelstahl | 300 °C | Meerwasser, Chlorid | Schiffsbau, Küstentechnik, Implantate | ≈ 1,5× |
| Inconel 718 | 600 °C | heiß und aggressiv | Flugtriebwerke, Abgasanlagen | ≈ 10× |
| Verzinkter Stahl 1070 | 250 °C | mäßig | Grundkörper aus Kohlenstoffstahl, keine Edelstahlanforderung | ≈ 0,6× |
7. Montage in fünf Schritten
Die Reihenfolge entscheidet darüber, ob der Einsatz überhaupt funktioniert.
Schritt 1 — Bohren
Den ST-Kernlochdurchmesser aus der Tabelle verwenden. Die Bohrtiefe entspricht der Einsatzlänge plus mindestens einer Steigung, damit der Einsatz nicht aufsitzt. Ein Einsatz M6×1,5D (9 mm) benötigt mindestens 10,5 mm Tiefe.
Schritt 2 — Gewinde schneiden
Mit dem dafür vorgesehenen ST-Gewindebohrer arbeiten, nicht mit einem gewöhnlichen M6-Gewindebohrer. Schneidöl verwenden, nach jeder halben Umdrehung eine Viertelumdrehung zurückdrehen, um Späne zu brechen, und das Loch anschließend mit Druckluft ausblasen.
Schritt 3 — Eindrehen
Den Einsatz auf das Montagewerkzeug setzen, zur Bohrung ausrichten und mit gleichmäßigem Druck im Uhrzeigersinn drehen. Stoppen, wenn die obere Stirnfläche 0,2–0,4 mm unter der Bauteiloberfläche liegt — nie bündig und nie überstehend.
Schritt 4 — Zapfen abbrechen
Einen Durchschlag auf die Zapfenwurzel setzen und mit einem kleinen Hammer abbrechen; er bricht an der Kerbe. Das Bruchstück mit einem Magneten oder einer Pinzette entfernen. Bei schraubensichernden Einsätzen entfällt dieser Schritt.
Schritt 5 — Prüfen
Mit einer Gut-/Ausschuss-Lehre prüfen: Die Gut-Lehre muss durchlaufen, die Ausschuss-Lehre darf nicht mehr als zwei Umdrehungen eintreten.
8. Wann kein Drahtgewindeeinsatz geeignet ist
8.1 Dünne Kunststoffwandungen
Bohren und Gewindeschneiden in ABS, PC oder PA66 lässt den Dome aufreißen. Stattdessen einen Einschmelz- oder Ultraschall-Einsatz verwenden, der in den Kunststoff eingeschmolzen wird.
8.2 Wenn ein Prozessschritt entfallen soll
Ein Drahtgewindeeinsatz benötigt Bohren, Gewindeschneiden, Eindrehen und Zapfen abbrechen — vier Schritte. In hoher Stückzahl spart ein selbstschneidender Einsatz, der direkt in ein angespritztes Kernloch gedreht wird, etwa die Hälfte der Arbeit.
8.3 Hohe Radiallast oder Verlangen nach Positionierung
Ein Drahtgewindeeinsatz ist eine dünnwandige Buchse und kann keine Scherkraft aufnehmen. Wenn die Schraube zugleich als Drehbolzen dient, ist ein Gewindeeinsatz mit Keilsicherung mit radialen Keilen einzusetzen, die Rotation und Scherkraft aufnehmen.
8.4 Dauerhafte Verbindungen
Bei einer Verbindung, die nie geöffnet wird, ist eine Schraubensicherung auf einem direkt geschnittenen Gewinde günstiger als ein Einsatz.
9. Häufige Fehler
Der Einsatz sollte 0,2–0,4 mm tiefer sitzen. Steht er über, liegt der Schraubenkopf auf und die Vorspannkraft geht verloren; sitzt er bündig, setzt die Schraube auf der oberen Stirnfläche des Einsatzes auf.
Funktional ist das möglich. In Luftfahrt, Medizintechnik oder schwingungsbeanspruchten Anlagen kann er sich jedoch mit der Zeit lösen und als loses Teil im Inneren der Baugruppe verbleiben. Wo diese Regelungen gelten, ist er zu entfernen.
Das tut er nicht. Er wirkt nur gegen Rotation, nicht gegen Querschwingung. In einer Junker-Verbindung lockert er sich genau wie eine einfache Mutter.
Nein. Bei 0,2 mm Überschreitung greift die Außenfläche nicht mehr, und der gesamte Einsatz dreht sich mit der Schraube heraus. Die Bohrungstoleranz auf ±0,05 mm einhalten.
Kontaktkorrosion beachten. Edelstahl in direktem Kontakt mit Aluminium beschleunigt in feuchter Umgebung den Angriff auf das Aluminium. Bei Küsten-, Außen- oder Waschanwendungen den Einsatz abdichten oder einen Aluminiumeinsatz vorgeben.
10. Häufige Fragen: zehn Fragen aus der Praxis
F1. M6 in Aluminium: 1,5D oder 2D?
Standard ist 1,5D (9 mm). Auf 2D (12 mm) nur bei Klasse 8.8 und höher unter Dauerschwingung wechseln.
F2. Lässt sich ein Einsatz wiederverwenden?
Freilaufend: neuen Einsatz setzen; der alte hat einen leicht verformten Rautenquerschnitt. Schraubensichernd: Die Quetschung lässt jedes Mal nach, daher nicht wiederverwenden.
F3. Wie wird der Zapfen an einem Einsatz M3 abgebrochen?
Der Zapfen ist sehr fein, und ein Durchschlag zieht den gesamten Einsatz eher heraus. Ein spezielles Zapfenbruchwerkzeug verwenden oder den Zapfen vor der Montage abknipsen (was die Positionierung beeinflussen kann).
F4. Was ist zu tun, wenn das Gewindeloch nicht tief genug ist?
Der Einsatz sollte mindestens 0,5 mm über dem Lochgrund enden. Sitzt er auf, steht die Oberseite über. Loch vertiefen oder die nächstkürzere Länge wählen.
F5. Lässt sich ein Einsatz in Titan verwenden?
Ja, jedoch Kontaktkorrosion beachten — Titan gegen Edelstahl ist zulässig, Titan gegen Aluminium nicht. Titan ist meist fest genug, dass ein Einsatz nur bei dünner Wandung nötig ist.
F6. Wie wird das Losdrehmoment gemessen?
Nach ISO 16047: eine maßhaltige Schraube in den Einsatz drehen und das Losdrehmoment mit einem Drehmomentschlüssel erfassen. Bei M6 sollte es zwischen 0,3 und 0,8 N·m liegen. Ein niedrigerer Wert bedeutet, dass die Quetschung nachgelassen hat; ein höherer deutet auf eine falsche Größe hin.
F7. Womit werden Gewinde in Zylinderköpfen instand gesetzt?
Die Automobilpraxis arbeitet mit Gewindeeinsätzen mit Keilsicherung statt mit einfachen Drahtgewindeeinsätzen, weil ein Aluminiumkopf unter Temperatur und Schwingung einen Drahtgewindeeinsatz herausdreht, während die radialen Keile ihn formschlüssig halten.
F8. Lässt sich ein Einsatz in Stahlplatte setzen?
Technisch ja, jedoch ohne Nutzen: Stahlgewinde sind bereits fest, und ein Einsatz verringert den Gewindebereich. Drahtgewindeeinsätze existieren für Werkstoffe geringer Festigkeit.
F9. Wie wird eine Charge geprüft?
Stichprobenartig prüfen: Gut-/Ausschuss-Lehre; eine Prüfung des Ausdrehmoments an 5 % der Teile (das Drehmoment, das nötig ist, um den gesamten Einsatz aus der Bohrung zu drehen, bei M6 über 5 N·m); und eine Sichtprüfung auf Korrosion oder Verformung.
F10. Rechtfertigt ein Markeneinsatz den Preisaufschlag?
Markenware bietet engere Toleranzen und gleichmäßigere Chargen zum drei- bis fünffachen Preis. Inländische Einsätze nach DIN 8140 / GB/T 24425 decken 80 % der industriellen Anwendungen ab. Für kritische Luftfahrtteile Markenware oder Recoil verwenden; anderweitig ist inländische Ware ausreichend.
11. Normen und Referenzen
Chinesische Normen
- GB/T 24425.1 Drahtgewindeeinsätze — Typen, Maße und Bezeichnung
- GB/T 24425.2 Drahtgewindeeinsätze — Technische Lieferbedingungen
- GJB 51 Spezifikation für Drahtgewindeeinsätze in der Luftfahrt
Internationale Normen
- DIN 8140 Drahtgewindeeinsätze für metrische ISO-Gewinde
- ISO 16047 Verbindungselemente — Drehmoment-/Klemmkraftprüfung
- NASM 122076 Einsätze, Drahtgewinde, Schraubgewinde
Herstellerliteratur
- Helical Coil Corporation (HeliCoil®) Katalog, 2024
- Recoil Gewindereparatursystem, technisches Handbuch
- Stanley Engineered Fastening — Auswahlleitfaden für Einsätze
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