Co to jest skala twardości Shore'a?
Durometr Shore'a to przyrząd używany do pomiaru twardości materiału, zazwyczaj gumy, półsztywnych tworzyw sztucznych, twardych tworzyw sztucznych i elastomerów termoplastycznych. Urządzenie służące do przeprowadzenia badania twardości Shore'a nazywane jest twardością Shore'a lub skalą twardości Shore'a.Wartość twardości określa się na podstawie wniknięcia stopki wgłębnika Durometru w próbkę.
Skala twardości Shore'a wykorzystuje kombinację liter i cyfr do klasyfikacji różnych typów materiałów. Gumy i tworzywa sztuczne występują w kilku postaciach, od sztywnych po miękkie. Skala twardości twardościomierza ilustruje twardość materiału w porównaniu z innymi typami materiałów.
Istnieją różne skale twardości Shore'a do pomiaru twardości różnych materiałów, takich jak miękka guma, sztywne tworzywa sztuczne i
supermiękkie żele. Te skale twardości zostały stworzone, aby każdy mógł omówić te materiały i mieć dla nich wspólny punkt odniesienia.
Jak obliczyć twardość Shore’a A?
Pomiar twardości metodą Shore’a nazywany jest „twardościomierzem”. Twardość Shore'a oblicza się poprzez wciśnięcie w materiał sprężynowego pręta stalowego ze stożkową końcówką. W zależności od tego, jak głęboko droga wcina się w materiał, przypisuje się jej stopień twardości pomiędzy 0-100. Na przykład bardziej miękkie mieszanki, które zapewniają mniejszy opór, są idealne do uszczelek niskociśnieniowych, gdzie materiał musi dopasowywać się do chropowatych lub nierównych powierzchni. Natomiast twardsze materiały są bardziej odpowiednie do uszczelnień wysokociśnieniowych.
Poniżej przedstawiono kryteria badania twardości metodą Shore'a.
Średnica pręta stalowego:1,1 mm do 1,4 mm
Kąt końcówki wędki:35 stopni
Średnica końcówki:0,79 mm
Zastosowana siła: 8.064 N (822 g)
Format oznakowania w skali brzegowej składa się najpierw z liczby, następnie słowa „brzeg”, a na końcu rodzaju badania. Na przykład standardowy o-ring ma wartość twardości 70 Shore A.„70” pokazuje względną twardość materiału w porównaniu z innymi testowanymi materiałami. „Shore” oznacza metodologię testów, a „A” oznacza podtyp testów na lądzie.
Skale twardości Shore’a
Liczby na skali twardości Shore'a są bezpośrednio powiązane z twardością materiału. W tym przypadku wyższe liczby oznaczają wyższą wartość twardości. Natomiast litery wskazują metodę badania. Skala twardości Shore'a A (twardościomierz) jest jedną z wielu skal twardości stosowanych do pomiaru twardości materiału. Istnieje 12 skal twardości Shore'a, reprezentowanych przez litery A, B, C, D, E, M, O, OO, DO, OOO i OOO-S, a Shore OO, O, B, C i H są rzadkie w obrębie branży tworzyw sztucznych i gumy.
Shore A i Shore D to dwie najczęściej używane skale do pomiaru twardości gumy. Liczby w skali Shore'a są bezpośrednio powiązane z twardością materiału. W tym przypadku wyższe liczby oznaczają wyższą wartość twardości. Litery natomiast wskazują metodę badania. Istnieje 12 skal twardości Shore'a, reprezentowanych przez litery A, B, C, D, E, M, O, OO, DO, OOO i OOO-S.
Shore lub typ A i typ D to dwie najbardziej znane skale do pomiaru twardości materiałów w przypadku gumy, tworzyw sztucznych i niemetali.
Brzeg A
Skalę Shore'a stosuje się do materiałów miękkich o stosunkowo dużej elastyczności, takich jak półsztywne tworzywa sztuczne lub miękka guma silikonowa. W tej skali do wepchnięcia stalowego pręta do badanej próbki używa się siły gramatycznej wynoszącej 822 g (~1,8 funta). W przypadku bardziej miękkich materiałów należy użyć odpowiedniej siły, gdyż zbyt duża siła przebije materiał.
W handlu znajdziesz skale twardościomierza z nadrukowanym typem A. Są to skale typu Shore A, które po dociśnięciu ich do powierzchni materiału dadzą ocenę brzegu.
Przykład:
- Gumka ma zazwyczaj twardość 25 w skali Shore'a.
- Bieżnik opony ma twardość 70 A, natomiast pasek skórzany może mieć twardość 85 A.
- A Miękkie kółka do rolek i deskorolek 75 Shore A
Brzeg D
Klasyfikacja Shore'a D służy do określania twardości bardziej sztywnych materiałów o bardzo małej elastyczności. Typowe materiały powiązane ze skalą Shore'a D obejmują twarde wulkanizowane gumy, półsztywne tworzywa sztuczne i sztywne tworzywa sztuczne. W tej skali do wepchnięcia stalowego pręta do badanej próbki używa się siły gramatycznej wynoszącej 4536 g (~10 funtów).
Przykład: Opony do samochodów ciężarowych mają standardową twardość 55 w skali Shore’a D.
Brzeg OO
Shore OO to jedna z mniej powszechnych skal do pomiaru twardości Shore'a. Mierzy najmiększe materiały, takie jak żele gumowe i miękka w dotyku guma. Materiały badane w skali Shore'a OO są na tyle miękkie, że każda duża siła mogłaby uszkodzić badane próbki. Dlatego też test ten przeprowadza się przy użyciu małej siły grama wynoszącej 113 g (~0,25 funta).
Przykład testu twardości według Shore'a: Guma balonowa ma twardość 20 Shore'a.
Konwersja skali brzegowej
Niektóre materiały mieszczące się pomiędzy miękkimi i sztywnymi można badać zarówno w skali Shore'a A, jak i Shore'a D. W takich przypadkach można skorzystać z prostej tabeli przeliczeniowej, aby określić wartość skali Shore A odpowiadającą skali Shore D. Konwersję tę można również zastosować do wszystkich skal twardości Shore'a, chociaż zgodność jest bardziej ograniczona.
Znaczenie twardości Shore'a
Skala Shore'a lub twardościomierza odgrywa znaczącą rolę w ocenie materiału.Wybrzeże Twardość różnych materiałów decyduje o ich kompatybilności z różnymi produktami. Możesz testować twarde materiały, takie jak metale i ceramika, za pomocą testów Rockwella, Brinella lub innych. Do pomiaru twardości miękkich tworzyw sztucznych i gumy wystarczy tylko skala Shore’a.
Powszechne przyjęcie wyrobów z gumy i tworzyw sztucznych doprowadziło do napływu różnych formuł materiałów. Kategoryzacja tych materiałów jest ważna z punktu widzenia inżynierii i produkcji. Na rynku dostępnych jest kilka różnych form materiałów gumowych i potrzebujemy ocen naukowych, aby je rozróżnić.
Twardość gumy oznacza również wytrzymałość i elastyczność materiału; wyższe wartości Shore'a oznaczają trwalsze materiały, ale mniejszą elastyczność.Gumę stosuje się przede wszystkim ze względu na jej elastyczność, ale pożądaną właściwością produktów jest wytrzymałość. Skala twardości Shore'a pomaga stworzyć wyraźne rozróżnienie pomiędzy materiałami i pozwala producentom wybrać odpowiedni materiał do danego zadania.
Z punktu widzenia produktu należy wziąć pod uwagę dwie rzeczy: trwałość i zastosowanie. Aby zapewnić dłuższą żywotność materiałów, należy zawsze używać bardziej wymagających opcji materiałowych. Materiały o klasie 50 Shore D lub wyższej wytrzymują kilka dziesięcioleci i ulegają degradacji jedynie w wyniku nadmiernego ścierania i nieostrożnego użytkowania. Nie oznacza to jednak, że wszystkie produkty konsumenckie powinny być wykonane z takich twardych gum i tworzyw sztucznych.
Musimy także rozważyć przypadek użycia tych produktów. Zabawki dla dzieci muszą być bezpieczne w użytkowaniu, a najlepszym sposobem zapewnienia bezpieczeństwa zabawek jest stosowanie bardziej miękkich materiałów. Gumowa lalka powinna być wykonana z elastycznej gumy formowanej o klasie twardości ~50 Shore A w skali twardości. Jest to ta sama twardość Shore'a, co gumka do ołówka.
Przykłady skali twardości Shore'a
Shore OO stosuje się do bardzo miękkich materiałów i choć można go stosować do klasyfikacji różnych produktów, powszechnie stosuje się go jako odniesienie do żywności. Miękkie jedzenie i przekąski, takie jak pianki marshmallow czy żelki w kształcie misiów, oscylują wokół 10 Shore OO w skali twardości. Produkty nieżywnościowe, takie jak wkładki żelowe, mają około 30 Shore OO.
Skala Shore A obejmuje znacznie szerszą gamę produktów. Produkty spożywcze, takie jak guma balonowa, są wykonane z miękkich materiałów w skali 20 Shore A. Podczas gdy skórzane paski mogą osiągnąć skalę do 80 Shore A. Kauczuk ebonitowy znajduje się na szczycie skali typu A, ze średnią oceną 100 w skali Shore A. Niektóre miękkie tworzywa sztuczne można badać w skali typu A, ale jest to rzadkością.
Shore D posiada również szeroką gamę produktów i materiałów. Jednak w przeciwieństwie do typu A, tutaj wymieniono znacznie więcej tworzyw sztucznych. Do produkcji kasków często wykorzystuje się tworzywa sztuczne, takie jak HDPE. Mają średnią wartość 75 Shore D. Ponadto można zauważyć, że wiele produktów z drewna i papieru jest również mierzonych za pomocą skali typu D. Drewniane linijki mają grubość około 70 Shore D, a okładki podręczników 40 Shore D.
Wniosek
Twardość Shore'a to łatwy sposób pomiaru względnej sztywności i elastyczności materiału. Na początku skomplikowany schemat etykietowania może wydawać się zniechęcający. Ale staje się to znacznie łatwiejsze do zrozumienia, gdy zrozumiesz prostą logikę stojącą za systemem skali twardości Shore'a.
Skala twardości Shore'a A jest szeroko stosowana w przemyśle polimerów i tworzyw sztucznych do charakteryzowania twardości różnych materiałów. Pomiar twardości materiału może być również korzystny przy przeprowadzaniu konserwacji materiałów systemu.
