Ein Gewinde ist eine spiralförmige Rille, die wir umgangssprachlich als Schraubengewinde kennen. Verläuft dieses Gewinde im Inneren eines Zylinders, spricht man von einem Innengewinde oder einer Gewindebohrung. Sein Gegenstück ist das Außengewinde, auch Bolzengewinde genannt.
Die Prüfung von Gewinden, Bohrungen und Gewindebohrungen ist in der Industrie eine alltägliche Aufgabe, denn unzählige Bauteile weisen diese Geometrien auf. Dabei ist es von entscheidender Bedeutung, die Maßhaltigkeit sicherzustellen. Doch gerade bei Sondergewinden gestaltet sich diese Überprüfung oft als eine echte Herausforderung.
Prüfmaschinen haben oft Schwierigkeiten, bestimmte Stellen eines Bauteils zu erreichen – sei es aufgrund der Geometrie, der Steigungsmaße oder schlicht des geringen Durchmessers einer Gewindebohrung.
Wenn Sie ein Bauteil bearbeiten und dessen Maße zertifizieren müssen, sind herkömmliche Lehren nicht immer die beste Wahl, um die Maßhaltigkeit zu garantieren. Genau hier erweist sich ein Profilprojektor als besonders wertvoll.
Inhaltsverzeichnis
Verschiedene Arten von Gewinden
Standardisierte Gewinde
Weltweit existieren verschiedene Gewindenormen, die sich hauptsächlich in ihrer Geometrie (z. B. flache oder abgerundete Spitzen) und ihren Steigungsmaßen (metrisch, zöllig etc.) unterscheiden.
Hier sind die gängigsten Gewinde in der Industrie:
- Metrisches Gewinde (SI) – Gewindespitzen und -gründe sind flach, der Flankenwinkel beträgt 60°. Durchmesser und Steigung werden in Millimete angegeben.
- US-Gewinde (UNC und UNF) – Gewindespitzen und -gründe sind flach, der Flankenwinkel beträgt 60°. Der Durchmesser wird in Zoll und die Steigung in Gängen pro Zoll angegeben.
- Whitworth-Gewinde – Dieses Gewinde ist britischen Ursprungs. Gewindespitzen und -gründe sind abgerundet, der Flankenwinkel beträgt 55°. Der Durchmesser wird in Zoll und die Steigung in Gängen pro Zoll angegeben.
Diese drei Gewindearten sind in der Industrie am weitesten verbreitet. Ihre Prüfung muss äußerst sorgfältig erfolgen, um den geltenden Normen (z. B. ISO) zu entsprechen.
Bei der Prüfung eines standardisierten Außengewindes stehen deutlich mehr Möglichkeiten zur Verfügung als bei der Prüfung eines entsprechenden Innengewindes.
Bei Außengewinden gibt es keine räumlichen Einschränkungen, sodass Messwerkzeuge frei eingesetzt werden können. Das Bauteil lässt sich für eine präzise Prüfung sogar problemlos auf einem Profilprojektor positionieren.
Mithilfe einer Lehre lässt sich die Konformität (oder Nichtkonformität) eines Bauteils einfach überprüfen, wenngleich dies nur eine relative Sichtprüfung darstellt. Ein Profilprojektor liefert hier weitaus genauere und objektivere Messergebnisse.
Spezifische Gewinde
Einige Branchen nutzen spezielle Gewinde, um Anforderungen zu erfüllen, die sich aus der jeweiligen Anwendung oder der spezifischen Baugruppe ergeben.
Obwohl auch diese Gewinde genormt sind, gestaltet sich die Qualitätskontrolle oft komplexer. Die Normen sind vielfältig, doch die Herausforderungen bei der Prüfung ähneln sich.
Manchmal ist höchste Präzision erforderlich, um nicht nur die Konformität des Gewindes zu prüfen, sonde auch dessen Verschleiß zu überwachen. Letzteres kann schnell aufwendig und kostspielig werden, da es die Demontage und den Transport des Bauteils erfordert. In solchen Fällen ist ein Profilprojektor von unschätzbarem Wert, da er präzise Messungen ohne Ausbau ermöglicht.
Gewindeprüfung: Welche Lösungen gibt es?
Gewindelehren
Für genormte Gewinde gibt es spezielle Prüfwerkzeuge, die sogenannten Gewindelehren.
Das Instrument erinnert an ein Schweizer Taschenmesser, das mehrere Gewindeschablonen vereint. Bei korrekter Ausführung sollte die jeweilige Schablone perfekt in das Gewinde passen.
Der Anwender überprüft visuell, ob das Gewinde der zugrundeliegenden Norm entspricht. Dieser Methode mangelt es jedoch an der Genauigkeit, die ein Profilprojektor bieten kann.
Gewindegrenzlehrdo
Der Gewindegrenzlehrdo funktioniert nach einem ähnlichen Prinzip. Es handelt sich um eine Art Mustergewinde, auf das sich das zu prüfende Gegenstück problemlos aufschrauben lassen sollte.
Das Prinzip ist einfach: Lässt sich das Gewinde nicht einwandfrei aufschrauben, ist es nicht konform. Obwohl diese Methode effektiv ist, liefert sie keine detaillierten Messdaten, wie sie ein Profilprojektor ermöglicht.
Prüfung mittels digitaler Bildverarbeitung
Wenn präzise Daten erforderlich sind, stoßen Lehren schnell an ihre Grenzen. Zudem ermöglichen sie keine lückenlose Rückverfolgbarkeit im Prüfprozess.
Die digitale Bildverarbeitung ist heute ein etabliertes Verfahren zur Prüfung verschiedenster Formen, einschließlich Außengewinden. Der Profilprojektor ist ein Paradebeispiel für diese Technologie.
Mit diesen Prüfgeräten lassen sich äußerst präzise Messungen an Außengewinden durchführen. Eine Prüfung im Inneren von Gewindebohrungen (und generell von schwer zugänglichen Innenkonturen) ist jedoch äußerst schwierig bis unmöglich.
Indirekte, ausgelagerte Gewindeprüfung
Diese Prüftechnik ist weniger bekannt, aber hochwirksam. Das Ziel ist es, die Prüfung auszulage , indem ein Abdruck des zu prüfenden Bereichs als Hilfsmittel dient.
Wenn Sie die Maße eines Innengewindes kontrollieren möchten, erweist sich die Prüfung an einem Abdruck als äußerst praktisch. Sie bietet unter anderem folgende Vorteile:
- Sie verschwenden keine Zeit mit der Demontage, dem Transport des Bauteils zur Prüfmaschine und dem anschließenden Wiederzusammenbau.
- Sie können ein Innengewinde prüfen, ohne das Bauteil zerschneiden zu müssen, um es auf einem optischen Messgerät oder Profilprojektor sichtbar zu machen.
- Sie können dank dieser Vorteile systematische oder häufigere Verschleißprüfungen durchführen.
Die indirekte Prüfung per Abdruck ist ein sehr wirtschaftliches, schnelles und einfach umzusetzendes Verfahren. Sie ist besonders wertvoll für Branchen, in denen die Herstellung der Bauteile sehr kostspielig sein kann.
Abdruckmaterialien eignen sich hervorragend, um Abformungen von Innen- und Außengewinden zu erstellen.
Auch wenn die Prüfung eines Außengewindes einfach erscheinen mag, ist es aus Zeit- und Kostengründen oft vorteilhafter, auch hier auf einen Abdruck zurückzugreifen.
Dies ist beispielsweise in der Öl-, Gas- und Energiebranche der Fall, wo Gewinde oft an sperrigen oder schwer beweglichen Bauteilen zu finden sind.
Wie funktioniert es?
Plastiform besteht aus Zweikomponenten-Produkten, die in ihrer Ausgangsform flüssig, pastös oder knetbar sind.
Sobald die beiden Komponenten vermischt werden, härtet das Produkt aus, behält aber eine hohe Elastizität. Genau diese Eigenschaft macht es so einfach, beispielsweise den Abdruck eines Innengewindes zu entformen.
Mit dem so gewonnenen Abdruck können Sie nicht nur einfach Ihre Messungen durchführen, sonde durch dessen Aufbewahrung auch die Rückverfolgbarkeit Ihrer Prüfung sicherstellen. Diese Abdrücke lassen sich anschließend mit einem Profilprojektor präzise und wiederholbar vermessen.
Welches Plastiform für meine Gewindeprüfungen?
Die Wahl des Produkts hängt im Allgemeinen von mehreren Faktoren ab:
- Die gewünschte Anwendung: Maßprüfung, Kontrolle der Oberflächenbeschaffenheit, Rauheitsprüfung etc.
- Der Schwierigkeitsgrad der Entformung: Je komplexer die Entformung, desto flexibler und dehnungsbeständiger muss der Abdruck sein.
- Die Ausgangskonsistenz: Soll das Produkt flüssig sein, um zu fließen, pastös, um seine Form zu behalten, oder knetbar für die manuelle Anwendung.
Die Gewindeprüfung gehört zu den häufigsten Anwendungen für Plastiform. Dabei haben sich bestimmte Produkte für spezifische Prüfaufgaben als besonders praktisch erwiesen, insbesondere in Kombination mit einem Profilprojektor.
Gewinde mit Nenndurchmesser unter 20 mm
Für Gewinde mit sehr kleinem Durchmesser eignet sich nur ein sehr flüssiges und kriechfähiges Produkt. Der F20 vereint alle dafür nötigen Eigenschaften und lässt sich zudem sehr leicht entformen, falls das Bauteil Hinterschneidungen aufweist.
Abdruck eines Innengewindes
Für Innengewinde mit einem Nenndurchmesser über 20 mm gibt es zwei Szenarien. Erstens: Sie wünschen einen vollständigen Abdruck des Gewindes. Hierbei muss die Komplexität der Entformung berücksichtigt werden, weshalb sich in der Regel F20 empfiehlt.
Zweitens: Sie ziehen einen Teilabdruck des Gewindes in Betracht. Diese Strategie ist besonders interessant, wenn Sie das Profil unkompliziert mit einem Profilprojektor analysieren wollen. Ein Teilabdruck vereinfacht die Entformung und ermöglicht die Verwendung von Abformungen, die für die Prüfung leichter zu handhaben sind (insbesondere, wenn Sie z. B. mit dem Doppelklingenschneider ein Profil schneiden möchten). Für diesen Fall ist F50 das am besten geeignete Produkt.
Abdruck eines Außengewindes
Für ein Außengewinde ist ein nicht fließendes Produkt vorzuziehen. Pastöse und knetbare Produkte sind daher ideale Lösungen. Je nach Präferenz können Sie hier zwischen P35 und M70 wählen.
Beide Produkte können mit dem Doppelklingenschneider geschnitten werden, was die Analyse mit einem optischen Messgerät oder Profilprojektor vereinfacht.
Gewinde mit einer Steigung unter 0,25 mm
Ein weiterer Sonderfall ist die Gewindesteigung. Möchten Sie ein Gewinde mit sehr feiner Steigung prüfen, empfiehlt sich ein besonders flüssiges Produkt. Das gilt umso mehr, je kleiner der Nenndurchmesser des Bauteils ist, da sich ein flüssiges Produkt hier deutlich einfacher applizieren lässt.
Auch hier ist der F20 wieder das Produkt der Wahl!
Fazit
Abformungen sind eine hervorragende Methode, um Prüfungen an Innen- und Außengewinden durchzuführen.
Obwohl es viele Alte ativen zu dieser Technik gibt, bleibt sie die schnellste, einfachste und wirtschaftlichste Methode in der Anwendung. Im Kontext von Industrie 4.0 ist sie besonders relevant, da sie nicht nur die Rückverfolgbarkeit der Messdaten, sonde auch die physische Rückverfolgbarkeit durch den Abdruck selbst ermöglicht.
Es empfiehlt sich, Produkte zu verwenden, die speziell für die Gewindeprüfung konzipiert sind, wie beispielsweise F20, F50, P35 oder M70. Bei diesen Produkten sind die Abdrucknahme und die anschließende Entformung besonders einfach. Zudem lassen sie sich problemlos mit mode en Messgeräten wie Profilprojektoren auswerten.
In Kombination mit einem Profilprojektor liefe diese Abdrücke hochpräzise und wiederholbare Messergebnisse von Innen- und Außengewinden. Der Profilprojektor analysiert den Querschnitt des Abdrucks und liefert detaillierte Informationen über Steigung, Winkel und Form des Gewindes – Daten, die direkt am Bauteil nur schwer oder gar nicht zu ermitteln wären.
