Centrum pomocy ()
Zobacz wszystkie wyniki.
Wyszukiwanie...
Przepraszamy, nie mogliśmy znaleźć niczego dla tego wyszukiwania.
Ostatnie wyszukiwania.
Return to Engineering News

Skala twardości Shore: Kompletny przewodnik

Oceny twardości Shore są cały czas widoczne na arkuszach danych dla gum y, elastomerów i polimerów. Bez solidnego zrozumienia tego, co oznaczają i do jakiej skali się odnoszą, mogą być zaskakująco łatwe do błędnej interpretacji.

Skala twardości Shore mierzy odporność materiału na trwałe wgłębienie. Im wyższa twardość Shore, tym twardszy materiał. Ta część jest prosta, ale komplikacja polega na tym, że twardość Shore nie jest jedną skalą, ale rodziną z nich, z których każda obejmuje inny zakres materiałów i poziomów twardości.

Ten przewodnik przedstawia wszystko, czego potrzebujesz, aby z pewnością zrozumieć twardość Shore. Wyjaśnia, jak działa test, co obejmuje każda skala, jak interpretować nakładanie się między skalami i jak wybrać odpowiednią twardość Shore do aplikacji.

Zawartość:

Rozdzielacz zakreślacza artykułów Accu

Co to jest twardość Shore?

Wyobraź sobie na przykład, że czytasz arkusz danych i widzisz na nim zarówno „Shore 70A”, jak i „Shore 60D”. Co właściwie oznaczają? Czy jeden materiał jest twardszy od drugiego, a jeśli tak, to który?

Twardość Shore jest miarą zdolności materiału do odporności na trwałe wgniecenia. Aby go przetestować, skalibrowany przyrząd zwany durometrem Shore wciska standaryzowane wgłębienie w powierzchnię materiału pod określonym obciążeniem, a następnie mierzy, jak daleko przenika. Wynikiem jest wynik od 0 do 100. 0 oznacza, że wgłębienie przeszło prosto, 100 oznacza brak penetracji. Samo wgłębienie różni się między różnymi skalami twardości Shore, które są oznaczone literą, taką jak Shore A lub Shore D. Podczas gdy różne wcięcia działają na tej samej zasadzie, istnieją między nimi zasadnicze różnice i do pomiaru oceny każdej innej skali wymagana jest inna. Później dogłębniej omówimy, jakie jest konkretne wcięcie dla każdej skali.

Warto również wiedzieć, że test dotyczy tylko materiałów niemetalicznych, takich jak tworzywa termoplastyczne, żele, gumy, elastomery i polimery. Nie jest używany do metali, które zamiast tego wykorzystują testy twardości Rockwella, Brinella lub Vickersa.

Podany wynik jest znaczący. Materiał o stopniu znamionowym Shore 20A znacznie się odkształciłby pod naciskiem jednego opuszka palca, podczas gdy materiał z klasą Shore 90A ledwo wgniecałby pod tym samym ciśnieniem i czułby się wyjątkowo trudny w dotyku.

Chociaż jak dotąd to wszystko brzmi łatwo do zrozumienia, istnieje kilka zastrzeżeń. Twardość Shore jest pomiarem empirycznym, co oznacza, że wynik dotyczy tylko innych materiałów w tej samej skali. W rzeczywistości istnieje więcej niż tylko jedna skala w ramach skali twardości Shore, więc wracając do wcześniejszych przykładów Shore 70A i Shore 60D, oba pomiary nie są bezpośrednio porównywalne. Porozmawiamy o tym, dlaczego i co oznaczają później.

Skala twardości Shore została początkowo opracowana przez Amerykanina Alberta Ferdinanda Shore, który stworzył pierwszy durometr w 1915 roku. Skala została nazwana jego imieniem, ale od tego czasu została sformalizowana jako ASTM D2240 w USA i ISO 868 w Europie i reszcie świata. Zasadniczo metodologia stojąca za skalą i charakter durometru pozostają takie same jak wynalazek Shore'a, więc następnie omówimy sposób użycia durometru.

Płaskie komponenty Accu z elementami elastomerowymi

Rozdzielacz zakreślacza artykułów Accu

Wyjaśnienie skal twardości Shore

Nazywanie tego skalą twardości Shore jest być może trochę błędne, ponieważ w rzeczywistości istnieje kilka różnych skal. W tym artykule omówimy trzy główne skale, które są używane: Shore A, Shore 00 i Shore D. Są one identyfikowane literą, na przykład materiał, który uzyskuje wynik 40 w skali Shore A, miałby ocenę Shore 40A, która pokazuje każdemu, kto sprawdzi ocenę materiału, za pomocą której skali został określony.

Wybrzeże A

Najczęściej stosowana skala twardości Shore i ta, z którą najprawdopodobniej stykają się inżynierowie. Skala Shore A jest domyślna dla elastomerów miękkich i średnio twardych, takich jak guma naturalna, neopren i poliuretan.

Skala Shore A wynosi od 0 do 100. Materiały o wartości mniejszej niż 20A są zwykle wyjątkowo miękkimi, żelopodobnymi substancjami o niewielkiej lub żadnej odporności strukturalnej. Te, które mają wynik od 20A do 40A, to miękkie, elastyczne gumy, które łatwo się odkształcają i mają duże wydłużenie. Pomiędzy 40A a 60A rezystancja staje się bardziej znacząca, chociaż materiał pozostaje wyraźnie elastyczny. Od 80A do 95A materiał jest twardy i zbliża się do półsztywnego. Powyżej 95A skala traci niezawodność, a Shore D staje się bardziej odpowiedni.

Wgłębienie Shore A ma płaską okrągłą powierzchnię o średnicy 0,79 mm, ze stożkowymi bokami ustawionymi pod kątem 35° od pionu. Płaska końcówka rozkłada siłę na niewielkim obszarze, dzięki czemu instrument jest wrażliwy na bardziej miękkie materiały.

Aby uzyskać szybką informację, oto pełny podział kategorii i przykładowych materiałów w skali Shore A.

Zasięg Shore A

Kategoria

Charakterystyka materiału

Przykładowe materiały

0 — 20

Niezwykle miękki

Konsystencja żelowa, znikoma odporność strukturalna, całkowicie odkształca się pod minimalnym ciśnieniem kontaktowym, wysoka zgodność

Miękkie żele silikonowe, guma gąbkowa o niskiej gęstości, żelowe związki amortyzujące

20 — 40

Miękki/wysoce elastyczny

Łatwo odkształca się ręcznie, bardzo duże wydłużenie przed awarią, minimalna odporność na ściskanie, dobra zgodność

Miękka guma silikonowa, guma gumowa, gąbka o niskiej grubości, miękka kauczuk naturalny

40 — 60

Średnio miękki

Zauważalnie elastyczny, ale ze znaczącym oporem; deformuje się pod umiarkowanym naciskiem dłoni; dobra regeneracja sprężystości

Miękki kauczuk naturalny, elastyczny PCV, ogólnego przeznaczenia kauczuk nitrylowy (NBR), średnio miękki EPDM

60 — 80

Średnio twarde

Namacalna sztywność; nadal elastyczna, ale wyraźnie odporna na odkształcenia; porównywalne odczucie do bieżnika opony samochodowej; dobra odporność na ścieranie

Standardowy neopren (CR), uszczelki i uszczelki EPDM, twardy kauczuk naturalny, typowe samochodowe mieszanki O-ringów, standardowe uszczelki z gumy silikonowej

80 — 95

Twarde

Trudno odkształcać ręcznie; zbliżanie się do półsztywności; wysoka odporność na wytłaczanie; zmniejszona elastyczność; duża odporność na ścieranie

Twardy nitryl (NBR), O-ringi FKM/Viton, sztywny EPDM, twarda guma silikonowa, niektóre elastyczne gatunki TPU

95+

Półsztywny (strefa nakładania Shore D)

Minimalna elastyczność; skala Shore A staje się zawodna w tym zakresie; materiały o tej twardości są bardziej użyteczne przy użyciu Shore D; zachowanie zbliża się do sztywnego tworzywa sztucznego

Twarde mieszanki gumy, sztywne elastyczne PCV, sztywne gatunki TPU — zazwyczaj wyrażane ponownie jako Shore D 40—50

Uwaga: wartości twardości są typowymi zakresami dla rodzin związków. Rzeczywiste wartości różnią się w zależności od formuły, zawartości wypełniacza i przetwarzania. Zawsze sprawdzaj w oparciu o konkretny arkusz danych materiałów. Materiały powyżej Shore A 95 są ogólnie testowane i raportowane w skali Shore D.

Łożyska z niebieskimi i czarnymi elementami elastomerowymi

Wybrzeże 00

Shore 00 jest przeznaczony do bardzo miękkich materiałów, które nie przekraczają niezawodnego zakresu pomiarowego Shore A: miękkich żeli, pianek, gąbkowych kauczuków i elastomerów o wysokiej zgodności. Jedna rzecz, na którą należy zwrócić uwagę na temat notacji: oceny Shore 00 są zapisywane z liczbą przed wynikiem, więc odczyt 40 pojawia się jako Shore 00 40, a nie Shore 40 00.

Poniżej 40 znajdują się żele silikonowe i podobne materiały stosowane w amortyzacji medycznej, protetyce i podkładkach pochłaniających wibracje: rzeczy bardzo zbliżone do płynów w konsystencji. Powyżej 80 skala pokrywa się z dolnym końcem materiałów Shore A. Shore 00 nie nadają się do zadań konstrukcyjnych ani uszczelniających; ich praktyczne zastosowanie w inżynierii dotyczy głównie miękkiej robotyki, elektroniki elastycznej i specjalistycznych zastosowań medycznych.

Wgłębienie Shore 00 ma półkulistą końcówkę o promieniu 2,38 mm. Większa, bardziej okrągła geometria uniemożliwia jej po prostu przechodzenie przez bardzo miękkie materiały, niż mniejsze wgłębienie.

Oto zestawienie cech materiału i przykładowych materiałów ze skali twardości Shore 00:

Zasięg Shore 00

Kategoria

Charakterystyka materiału

Przykładowe materiały

0 — 20

Ultra-miękki/prawie płynny

Ledwo spójny; przepływa lub rozprzestrzenia się pod własnym ciężarem; znikoma odporność na wszelkie wcięcia; maksymalna zgodność; brak integralności strukturalnej

Ultramękkie medyczne żele silikonowe, materiały symulujące tkankę, bardzo miękkie protezy amortyzujące

20 — 40

Bardzo miękki żel/pianka

Wysoka zgodność; całkowicie odkształca się pod niewielkim naciskiem palca; doskonała zgodność z konturami powierzchni; powolny odzysk sprężystości; stosowany tam, gdzie rozkład ciśnienia jest krytyczny

Miękkie silikonowe podkładki żelowe, żelowe wkładki do butów, pianka memory (poliuretan o otwartych komórkach), silikony do wkładek protetycznych, miękkie uchwyty żelowe pochłaniające wibracje

40 — 60

Miękka gąbka/guma piankowa

Kompresyjny i lekki; łatwo odkształca się pod umiarkowanym ciśnieniem przy rozsądnym odzysku; niska nośność; otwarta lub zamknięta struktura ogniwa

Arkusz z gumy piankowej z otwartymi komórkami, miękka gąbka neoprenowa, guma gąbkowa ogólnego przeznaczenia, piankowe materiały opakowaniowe, miękka pianka izolacyjna akustyczna

60 — 80

Średnio miękka guma komórkowa

Większa odporność na ściskanie niż niższe gatunki; lepiej zachowuje kształt pod ciągłym obciążeniem; mocniejsze odczucie przy zachowaniu wyraźnej ściskalności; nadaje się do lekkiego uszczelniania i amortyzacji pod niskim ciśnieniem styku

Zamknięta gąbka neoprenowa, pasek piankowy EPDM, miękka gąbka silikonowa, uszczelki z gumy piankowej, lekkie podkładki tłumiące drgania

80 — 100

Mocna gąbka/strefa nakładania się Shore A

Najmocniejsze materiały mierzalne w skali Shore 00; zbliżające się do dolnego końca skali Shore A (Shore A 0—10); nadal wyraźnie ściśliwe, ale o znaczącym oporze; skala Shore 00 staje się mniej informacyjna w tym zakresie

Mocna pianka o zamkniętych komórkach, gęsta guma gąbczasta, twardsza płyta z gumy piankowej — materiały z tego zakresu mogą być wyrażone w równym stopniu na bardzo niskim końcu Shore A

Wybrzeże D

Shore D jest przeznaczony do materiałów zbyt trudnych do niezawodnego pomiaru w skali Shore A: twarde gumy zbliżające się do pełnej sztywności, półsztywne tworzywa sztuczne i inżynieryjne tworzywa termoplastyczne. Tam, gdzie instrument Shore A po prostu spadnie na te materiały, Shore D używa ostrzejszego wgłębienia i stosuje ponad pięciokrotnie większe obciążenie (siły 4536 gramów w porównaniu do siły 822 gramów), aby uzyskać znaczący odczyt.

Od 0D do 30D to twarde gumy i bardzo sztywne elastomery, chociaż w praktyce zakres ten pokrywa się z Shore A, a materiały tutaj są często zgłaszane w skali A. Od 30D do 60D to tworzywa konstrukcyjne: nylon, acetal i polipropylen. Pomiędzy 60D a 80D znajdziesz twarde, sztywne tworzywa sztuczne, takie jak ABS. Powyżej 80D skala zaczyna tracić precyzję, a testy twardości Rockwella stają się bardziej odpowiednie.

Wgłębienie Shore D osiąga ostry punkt stożkowy z uwzględnionym kątem 30° i promieniem końcówki 0,1 mm. Skoncentrowana geometria pozwala mu przenikać materiały, które nie dałyby znaczącego odczytu na instrumencie Shore A.

Oto krótki przegląd skali twardości Shore D, a także właściwości i materiały, których możesz się spodziewać w miarę postępu w skali:

Zakres Shore D

Kategoria

Charakterystyka materiału

Przykładowe materiały

0 — 20

Strefa nakładania się Shore A

Twarde gumy, które można zmierzyć w skali Shore A lub Shore D; Shore A jest konwencjonalnym wyborem dla materiałów z tego zakresu; Odczyty Shore D na dolnym końcu są rzadziej zgłaszane w praktyce

Twarde mieszanki gumy, bardzo sztywne elastomery. Zazwyczaj wyrażane jako Shore A 85 do 95 zamiast Shore D w tym zakresie

20 — 40

Półsztywny/elastyczne tworzywo sztuczne

Wyraźnie sztywny w dotyku, ale zachowuje pewien stopień zginania; wygina się pod ciągłym naciskiem dłoni bez pękania; pewne wydłużenie przed awarią; strefa przejścia między zachowaniem przypominającym gumę i tworzywo sztuczne

Elastyczny TPU (termoplastyczny poliuretan) do powlekania wężów i kabli, miękkie elastomery termoplastyczne (TPE), elastyczne PCV o sztywniejszych gatunkach, tworzywa sztuczne modyfikowane gumą

40 — 55

Półsztywne tworzywo konstrukcyjne

Sztywny z niewielkim zginaniem; nie odkształca się znacząco pod naciskiem dłoni; może być obrabiany, ale może mieć pewną ciągliwość; dobra odporność na uderzenia; pasuje do zastosowań wymagających sztywności z pewnym stopniem wytrzymałości

Sztywny TPU, półsztywny poliuretan, sztywne rury PCV i kształtki, bardziej miękkie gatunki polietylenu (LDPE)

55 — 70

Sztywne tworzywo konstrukcyjne (gatunki bardziej miękkie)

W pełni sztywny przy normalnym obciążeniu; brak zauważalnego zginania; obrabialny z dobrym wykończeniem powierzchni; dobra odporność chemiczna w wielu gatunkach; nadaje się do łożysk, prowadnic i elementów konstrukcyjnych o niskim obciążeniu

HDPE (polietylen o wysokiej gęstości), UHMWPE (polietylen o bardzo wysokiej masie cząsteczkowej), PTFE (teflon), sztywny poliuretan, polipropylen (PP) na bardziej miękkim końcu

70 — 80

Sztywne tworzywo konstrukcyjne (średnie gatunki)

Twardy i stabilny wymiarowo; dobry stosunek sztywności do masy; nadaje się do elementów nośnych; maszyny czyste; utrzymuje tolerancje przy umiarkowanych obciążeniach roboczych; może wykazywać pewne pełzanie pod ciągłym wysokim obciążeniem

Polipropylen (PP), ABS (akrylonitryl-butadien-styren), nylon 6 (PA6), poliwęglan (PC) o niższych stopniach twardości

80 — 90

Twardy plastik inżynieryjny

Wysoka twardość i sztywność; doskonała stabilność wymiarowa; niskie pełzanie pod obciążeniem; dobra odporność na zmęczenie; nadaje się do precyzyjnych elementów, kół zębatych, tulei i elementów złącznych; maszyny o ścisłych tolerancjach

Nylon 66 (PA66), acetal/POM (polioksymetylen), poliwęglan (PC), PEEK (keton eteru polieterowego) w klasach standardowych, nylon wypełniony szkłem

90+

Bardzo twarde tworzywo konstrukcyjne/przejście Rockwella

Maksymalna twardość dla skali Shore D; wyjątkowo sztywna z niewielkim ugięciem pod obciążeniem; w tym zakresie badanie twardości Rockwella (zazwyczaj skala Rockwella R lub M) jest często stosowane równolegle lub zamiast tego, ponieważ przyrząd Shore D staje się mniej wrażliwy na różnice między bardzo twardymi materiałami

Wysokowydajne polimery inżynieryjne PEEK, wypełnione szkłem lub węglem, sztywne kompozyty fenolowe. Testowanie w skali Rockwella R lub M jest zwykle określone obok lub zamiast Shore D w tym zakresie

Uwaga: Wartości Shore D poniżej około 40 pokrywają się z górnym końcem skali Shore A (Shore A 85 do 95). Materiały w tej strefie nakładania się są konwencjonalnie zgłaszane w dowolnej skali określonej przez dostawcę lub normy. Nad Shore D 90 badanie twardości Rockwella jest ogólnie bardziej odpowiednie. Wartości twardości są typowymi zakresami; zawsze sprawdzaj na podstawie arkusza danych konkretnego materiału.

Nakrętki blokujące z elementami elastomerowymi służącymi do zabezpieczania połączeń śrubowych

Rozdzielacz zakreślacza artykułów Accu

Nakładanie się skali i konwersja Shore A na Shore D

Skale Shore A i Shore D nie mają między sobą czystej granicy. W obszarze Shore A 85 do 95 i Shore D 30 do 50 oba przyrządy mogą być używane do testowania tego samego materiału i będą wytwarzać różne wartości liczbowe.

To zaskakuje niektórych inżynierów. Możesz spodziewać się, że górna część Shore A wyrówna się z samym dnem Shore D, ale tak to nie działa. Oba instrumenty wykorzystują różne geometrie wgłębień i bardzo różne przyłożone obciążenia, więc ten sam materiał odczytuje się inaczej w zależności od tego, którego z nich używasz. Materiał, który mierzy Shore 95A, zazwyczaj odczytuje się wokół Shore 45D, a nie Shore 0 lub 5D.

Z tego powodu nie ma dokładnej konwersji matematycznej między dwiema skalami. Opublikowane tabele konwersji są przybliżeniami zbudowanymi na podstawie danych empirycznych dotyczących określonych rodzin materiałów i nie są spójne we wszystkich związkach. ASTM D2240 nie definiuje oficjalnej równoważności między skalami. Jeśli możliwy jest bezpośredni pomiar, zawsze weź jeden zamiast konwertować.

Poniższa tabela przedstawia przybliżone równoważności w całej strefie nakładania się, tylko w celach informacyjnych:

Skala twardości Shore, pokazująca, gdzie lądują na niej różne komponenty akumulatora


Rozdzielacz zakreślacza artykułów Accu

Jak mierzy się twardość Shore?

Twardość Shore, jak wspomniano wcześniej, jest mierzona za pomocą ręcznego instrumentu zwanego durometrem. Składa się z dwóch kluczowych części: wgłębienie sprężynowe i miernik. Po naciśnięciu instrumentu płasko do powierzchni materiału sprężyna wywiera określoną siłę, a wskaźnik odczytuje głębokość penetracji w skali od 0 do 100.

Dwa warunki testowania mają znaczenie dla dokładności. Próbka musi mieć co najmniej 6 mm grubości: cieńsze próbki mogą dawać fałszywie wysokie odczyty, ponieważ twardość powierzchni podkładu zaczyna wpływać na wynik. Odczyt należy również wykonać w ciągu jednej sekundy od wywierania nacisku, ponieważ materiały lepkoelastyczne nadal odkształcają się pod obciążeniem (zjawisko znane jako peł zanie), a wartość dryfuje, jeśli zaczekasz. Oba wymagania są określone w ASTM D2240 i ISO 868.

Rozdzielacz zakreślacza artykułów Accu

Twardość brzegu typowych materiałów inżynieryjnych

Powyższe kategorie skal dają wrażenie, co oznacza ogólnie wartość twardości Shore. Jeśli chodzi o określenie komponentów, musisz wiedzieć, gdzie znajdują się konkretne materiały.

Poniższa tabela obejmuje wszystkie materiały z gumy i tworzyw sztucznych dostępne w gamie precyzyjnych łącz ników Accu, pierścieni uszczelniających, przel otek i innych komponentów inżynieryjnych, wraz z ich typowymi zakresami twardości Shore, odpowiednią skalą dla każdego z nich oraz linkami do odpowiednich stron produktów Accu. Metale nie są uwzględnione, ponieważ testy twardości Shore nie mają do nich zastosowania. W przypadku elementów metalowych Rockwell jest odpowiednim testem.

Materiał

Typowa twardość brzegu

Skala

Komponenty akumulatora

Gumy i elastomery

TPE (elastomer termoplastyczny)

10 do 95A (wysoce zależne od stopnia)

Wybrzeże A

Wtyczki Moss Pull Tab

Kauczuk silikonowy

10 do 80A

Wybrzeże A

Taśmy silikonowe

Nakładki na głowicę gniazda

Bezkołnierzowe wtyczki maskujące

Śruby uszczelniające z głowicą metryczną

Metryczne ząbkowane nakrętki uszczelniające z kołnierzem sześciokątnym

Neopren (CR/polichloropren)

30 do 90A

Wybrzeże A

Antywibracyjne uchwyty przelotowe

TPR (guma termoplastyczna)

50 do 100A

Wybrzeże A

Podkładki gumowe

EPDM (monomer etylenowo-propylenowo-dienowy)

40 do 90A

Wybrzeże A

Podkładki uszczelniające

Śruby do drewna uszczelniające z łbem stożkowym Pozi

P Klipy

Sześciokątne śruby samogwintujące

Fluorosilikon (FVMQ)

40 do 80A

Wybrzeże A

Metryczne sześciokątne nakrętki uszczel

Metryczne śruby uszczelniające sześciokąt

Śruby uszczelniające z łbem stożkowym metrycznym

Metryczne ząbkowane nakrętki uszczelniające z kołnierzem sześciokątnym

NBR (kauczuk nitrylowy butadienowy)

40 do 90A

Wybrzeże A

O-ringi

FKM/Viton

60 do 90A

Wybrzeże A

Metryczne ząbkowane nakrętki uszczelniające z kołnierzem sześciokątnym

Śruby uszczelniające z głowicą metryczną

Metryczne śruby uszczelniające z łbem szczelinowym

Tworzywa konstrukcyjne

LDPE (polietylen o niskiej gęstości)

40 do 50D

Wybrzeże D

Wkładki okrągłe żebrowane

Zaślepki Pozi

Zatyczki beczkowe

PVC (polichlorek winylu)

40 do 50D

Wybrzeże D

Cylindryczne przekładki PCV

PTFE (politetrafluoroetylen)

50 do 60D

Wybrzeże D

Łożyska ślizgowe PTFE i poliamidowe

HDPE (polietylen o wysokiej gęstości)

60 do 70D

Wybrzeże D

Podkładki ustalające HDPE

Polipropylen (PP)

70 do 75D

Wybrzeże D

Regulowane nóżki

Polistyren (PS)

70 do 80D

Wybrzeże D

Styropianowe cylindryczne przekładki

Nylon 6/66 (PA6/PA66)

75 do 80D

Wybrzeże D

Nylonowe nakrętki przelotowe

Push Clips

PVDF (Fluorek poliwinylidenu)

75 do 80D

Wybrzeże D

Nakrętki sześciokątne PVDF

Acetal/POM (polioksymetylen)

80 do 85D

Wybrzeże D

Cylindryczne przekładki POM

Płaskie podkładki POM

Poliwęglan (PC)

80 do 85D

Wybrzeże D

Śruby maszynowe z łbem z poliwęglanu

PEEK (keton eteru polieterowego)

80 do 85D

Wybrzeże D

Śruby stożkowe PEEK

Reny (PA MXD6, wzmocniony włóknem szklanym)

80 do 85D

Wybrzeże D

Śruby maszynowe Reny Pan

PPS (siarczek polifenylenu)

85 do 90D

Wybrzeże D

Śruby z łbem dolnym PPS Torx

Rozdzielacz zakreślacza artykułów Accu

Jak twardość Shore wpływa na wydajność komponentów

Twardość Shore to nie tylko liczba na arkuszu danych. Ma bezpośrednie, praktyczne konsekwencje dla zachowania komponentu w służbie. Oto, jak to wygląda w głównych obszarach aplikacji.

Zastosowania uszczelniające: O-ringi i uszczelki

Twardość brzegu wpływa na to, jak dobrze uszczelnienie może dopasować się do powierzchni łączącej się. Miękkie materiały (Shore A 40 do 60) łatwiej odkształcają się pod wpływem ściskania, wypełniając nierówności powierzchni i zapewniając lepsze uszczelnienie przy niskim ciśnieniu styku. Twardsze materiały (Shore A 70 do 90) wymagają większej siły ściskania, aby uzyskać to samo uszczelnienie, ale zapewniają lepszą odporność na wytłaczanie pod wyższym ciśnieniem.

Opór wytłaczania ma znaczenie w układach hydraulicznych i pneumatycznych, ponieważ uszczelnienie pod ciśnieniem może odkształcać się w szczelinę luzu między współpracującymi elementami, powodując wycieki lub uszkodzenie uszczelnienia. Zastosowania pod wysokim ciśnieniem, takie jak te, wymagają komponentów o wyższej ocenie Shore, zazwyczaj Shore A 70 do 90 jest właściwym wyborem. Większość pierścieni uszczelniających jest oferowana w standardzie 70A lub 90A jako twardym gatunku. 70A jest idealny do większości zastosowań, w których wymagane jest uszczelnienie statyczne, podczas gdy 90A jest stosowany do zastosowań pod wysokim ciśnieniem lub gdzie odporność na wytłaczanie jest najważniejsza.

Wybór różnej wielkości czarnych pierścieni typu O

Izolacja i tłumienie drgań

Izolatory wibracyjne, takie jak gumowe mocowania, przelotki antywibracyjne i tuleje, opierają się na właściwościach sprężystych mieszanki gumowej. Miękkie materiały (Shore A 30 do 50) mają niższą sztywność dynamiczną, zapewniając lepszą izolację drgań o niskiej częstotliwości. Twardsze materiały (Shore A 60 do 80) są sztywniejsze, przenoszą większe obciążenia statyczne, ale przenoszą więcej wibracji przy niskich częstotliwościach.

Powszechna zasada inżynieryjna: bardziej miękkie mocowania do lekkich obciążeń i wrażliwej elektroniki; twardsze mocowania do ciężkich maszyn i zastosowań konstrukcyjnych.

Odporność na zużycie i ścieranie

W zakresie Shore A twardsze związki mają zwykle lepszą odporność na ścieranie. Mieszanka Shore A 70 zazwyczaj przewyższa mieszankę Shore A 40 w kontakcie ślizgowym lub ściernym. Jest to jednak silnie zależne od polimeru podstawowego. Na przykład miękki poliuretan może przewyższyć twardą naturalną gumę pod względem odporności na ścieranie, pomimo niższej twardości Shore.

W przypadku łożysk polimerowych, tulei i podkładek ścierających istotne są wartości Shore D. Twardsze materiały (Shore D 70 do 85 w nylonie, acetalu lub PEEK) są idealne, ponieważ są odporne na odkształcenia pod obciążeniem i utrzymują dokładność wymiarową w normalnych warunkach eksploatacyjnych.

Elastyczność i kwestie montażowe

Miękkie materiały są ze swej natury łatwiejsze w montażu. O-ring Shore A 40 można łatwo rozciągnąć na wał i gniazdo w rowku, podczas gdy O-ring Shore A 90 o tym samym przekroju poprzecznym wymaga znacznie większej siły i jest narażony na większe ryzyko uszkodzenia podczas instalacji.

W przypadku przelotek, ochraniaczy kabli i uszczelek typu push-fit, które muszą być instalowane ręcznie, Shore A od 50 do 70 jest ogólnie praktycznym asortymentem. Poniżej 40A element może nie mieć wystarczającego utrzymania kształtu, aby prawidłowo osadzić; powyżej 80A siła montażu może być niepraktyczna bez narzędzi.

Rozdzielacz zakreślacza artykułów Accu

Twardość Shore a inne skale twardości

Twardość Shore istnieje wraz z kilkoma innymi metodami badania twardości, z których każda jest dostosowana do innej klasy materiału. Mierzą różne rzeczy za pomocą różnych instrumentów, a liczby, które wytwarzają, nie mogą być porównywane w różnych systemach.

Twardość Rockwella jest standardem dla metali i, na górnym końcu skali Shore D, twardych polimerów. Najczęstsze wagi Rockwella w praktyce inżynierskiej to B (dla bardziej miękkich metali, takich jak aluminium i mosiądz) i C (dla stali hartowanych).

W przypadku polimerów stosuje się Rockwell R i Rockwell M. Zasadniczo materiały w Shore D 80 do 90 zaczynają mieścić się w mierzalnym zakresie Rockwell R. Nad Shore D 90, testy Rockwella są zazwyczaj bardziej odpowiednie niż Shore D, ponieważ durometr staje się mniej wrażliwy na różnice między bardzo twardymi materiałami.

Testy twardości Vickersa (HV) i Brinella (HB) są stosowane dla metali. Żaden z nich nie ma żadnego znaczenia dla testowania gumy lub polimerów.

IRHD, czyli International Rubber Hardness Degrees, to alternatywna skala twardości gumy zdefiniowana przez ISO 48-4, którą inżynierowie mogą napotkać w arkuszach danych europejskich dostawców. Wartości IRHD są zasadniczo porównywalne z wartościami Shore A dla większości mieszanek gumowych w średnim zakresie (40 do 80), ale metodologia różni się: IRHD wykorzystuje wgłębienie kulkowe z obciążeniem obciążonym obciążeniem obciążonym przez określony czas, a nie niemal natychmiastowy odczyt durometru Shore z obciążeniem sprężynowym. Oba systemy nie zawsze dają identyczne wartości dla tego samego materiału.

Praktyczne rozwiązanie jest proste: zawsze sprawdź, do jakiej skali twardości odnosi się wartość arkusza danych przed użyciem jej do określenia komponentu. Wartość twardości podana bez oznaczenia skali jest niejednoznaczna.

Elementy obrotowe, w tym przypadku łożyska, często wykorzystują elementy elastomerowe lub polimerowe, aby zapobiec uszkodzeniu łożyska zanieczyszczeń

Rozdzielacz zakreślacza artykułów Accu

Wybór odpowiedniej twardości brzegu dla Twojej aplikacji

Poniższa tabela przedstawia zalecenia z tego przewodnika w jednym punkcie odniesienia. Każdy wiersz odwzorowuje wspólny scenariusz aplikacji do zalecanego zakresu twardości Shore i kluczowych kwestii, które się do niego odnoszą.

Zastosowanie

Scenariusz

Twardość Shore

Kluczowe rozważania

Aplikacje uszczelniające

Uszczelnienia statyczne (O-ringi, uszczelki)

Systemy niskociśnieniowe poniżej 10 bar

Shore A od 50 do 70

Miękkie związki łatwo dopasowują się do współpracujących powierzchni i dobrze uszczelniają się przy niskim ciśnieniu kontaktowym. Nadaje się do większości zadań uszczelniania statycznego.

Uszczelnienia statyczne (O-ringi, uszczelki)

Systemy wysokiego ciśnienia powyżej 10 bar

Shore A 70 do 90

Twardsze związki są odporne na wytłaczanie w szczelinę luzu między współpracującymi komponentami pod ciśnieniem. Użyj Shore A 90 do zastosowań o bardzo wysokim ciśnieniu lub gruczołach o zmniejszonym prześwitu.

Uszczelnienia dynamiczne

Ruch posuwisto-zwrotny lub obrotowy

Shore A 70 do 80

Punkt wyjścia dla większości dynamicznych zastosowań uszczelniających. Określ Shore A 80 do 90, gdzie ciśnienie robocze jest wysokie lub ryzyko wytłaczania jest znaczne.

Uszczelki w agresywnych mediach

Paliwa, płyny hydrauliczne, kwasy, rozpuszczalniki

70A lub 90A (klasy standardowe)

Wybór związków (FKM/Viton, NBR, EPDM, silikon) jest tutaj zmienną podstawową, a nie twardość Shore. Określ standardową klasę 70A lub 90A dostawcy dla wybranego związku.

Uszczelnienie wysokotemperaturowe lub kriogeniczne

Temperatury robocze znacznie powyżej lub poniżej 23°C

Sprawdź w temperaturze roboczej

Twardość Shore maleje wraz ze wzrostem temperatury i wzrasta wraz ze spadkiem. Wartość temperatury pokojowej w arkuszu danych może nie odzwierciedlać zachowania materiału w temperaturze roboczej. Zawsze sprawdzaj twardość w temperaturze roboczej.

Izolacja i tłumienie wibracji

Uchwyty antywibracyjne i przelotki

Lekkie obciążenia, izolacja drgań o niskiej częstotliwości

Shore A 30 do 50

Miękkie mocowania mają mniejszą sztywność dynamiczną, zapewniając lepsze tłumienie drgań o niskiej częstotliwości. Nadaje się do wrażliwej elektroniki i lekkich urządzeń.

Uchwyty antywibracyjne i przelotki

Średnie obciążenia, maszyny ogólne

Shore A od 50 do 70

Najpopularniejszy asortyment do ogólnych zastosowań inżynieryjnych i przemysłowych. Równoważy wydajność izolacji z odpowiednią nośnością.

Uchwyty antywibracyjne i przelotki

Duże obciążenia, wysoka odporność na ugięcie statyczne

Shore A 60 do 80

Sztywniejsze związki przenoszą wyższe obciążenia statyczne, ale przenoszą więcej wibracji o niskiej częstotliwości. Zawsze potwierdzaj krzywe obciążenia-ugięcia za pomocą kart danych producenta. Sama twardość Shore nie wystarcza do dynamicznego projektowania.

Elementy konstrukcyjne z tworzyw sztucznych i polimerów

Dopasowania zaciskowe, klipsy, elastyczne zarządzanie kablami

Montaż wymaga elastyczności; element musi zachować kształt po zamontowaniu

Shore A 80 do 95 lub Shore D 30 do 50

Strefa przejściowa między zachowaniem przypominającym gumę i tworzywo sztuczne. Materiały tutaj wyginają się pod naciskiem ręki bez łamania i sprężyny po ugięciu. Nadaje się do przelotek push-fit, zacisków zatrzaskowych i elastycznej ochrony kabli.

Tuleje, łożyska, prowadnice, elementy ślizgowe

Precyzyjne dopasowanie, niskie tarcie, odporność na zużycie pod obciążeniem

Shore D 70 do 85

Typowy zakres dla inżynierskich tworzyw termoplastycznych stosowanych w styku ślizgowym: nylon 6/66 (PA6/PA66) przy 75 do 80D, acetal/POM w temperaturze 80 do 85D, PEEK przy 80 do 85D. Wyższy Shore D generalnie koreluje z lepszą stabilnością wymiarową pod obciążeniem i lepszą odpornością na zużycie.

Wsporniki konstrukcyjne, obudowy, elementy mocujące nośne

Wysoka sztywność; minimalne ugięcie przy stałym obciążeniu

Wybrzeże D 80+

Sztywne polimery inżynieryjne w Shore D 80 i wyższych zachowują dokładność wymiarową pod ciągłym naprężeniem i wykazują niskie pełzanie. W Shore D 90+ badanie twardości Rockwella (skala Rockwella R lub M) jest ogólnie bardziej odpowiednie niż Shore D do różnicowania materiałów.

Uwaga: podane wartości twardości są typowymi punktami wyjścia dla specyfikacji. Zawsze sprawdzaj na podstawie arkusza danych konkretnych materiałów i w stosownych przypadkach testuj w temperaturze roboczej. W przypadku zastosowań związanych z dynamicznym uszczelnianiem i izolacją drgań twardość Shore jest jednym wejściem obok geometrii, zestawu sprężania, danych obciążeniowo-ugięcia i kompatybilności mediów.

Rozdzielacz zakreślacza artykułów Accu

Kluczowe wnioski

Twardość Shore pojawia się na większej liczbie arkuszy danych niż prawie jakakolwiek inna właściwość materiału dla gumy i polimerów, a także jest jedną z najczęściej błędnie odczytywanych. Oto, co należy zabrać z tego przewodnika.

  • Twardość Shore to rodzina skal, a nie pojedynczy test. Trzy skale, które najczęściej spotykasz w inżynierii, to Shore 00, Shore A i Shore D, z których każda wykorzystuje inną geometrię wgłębienia i zastosowane obciążenie.

  • Nie istnieje uniwersalna konwersja między Shore A i Shore D. Opublikowane tabele konwersji są przybliżeniami pochodzącymi z danych empirycznych dotyczących określonych rodzin materiałów. Jeśli możliwy jest bezpośredni pomiar, weź jeden zamiast konwersji.

  • Zmiany temperatury Twardość Shore. Wartość arkusza danych o temperaturze pokojowej materiału może nie odzwierciedlać jego zachowania w temperaturze roboczej: twardość spada wraz ze wzrostem temperatury i wzrasta wraz ze spadkiem.

  • Gdy arkusz danych cytuje wartość twardości bez określania skali, kontekst ma znaczenie. Jeśli materiał jest gumą lub elastomerem, należy założyć Shore A. Jeśli jest to półsztywne lub sztywne tworzywo sztuczne, załóżmy Shore D. Jeśli skala jest rzeczywiście niejednoznaczna, skontaktuj się z dostawcą przed określeniem komponentu.

Dalsze czytanie

Rozdzielacz zakreślacza artykułów Accu

Często zadawane pytania:

P: Jaka jest skala twardości Shore?

Odp.: Skala twardości Shore jest standardową metodą pomiaru odporności elastomerów, gumy i polimerów na trwałe wcięcie. Badanie przeprowadza się za pomocą przyrządu zwanego durometrem, który wciska określone wgłębienie w powierzchnię materiału pod skalibrowanym obciążeniem. Wynikowa wartość to liczba bezwymiarowa od 0 do 100:0 oznacza całkowitą penetrację wgłębienia, a 100 oznacza brak penetracji.

Twardość Shore nie jest pojedynczą skalą, ale rodziną skal. Najczęściej stosowane w inżynierii to Shore A, do miękkich i średnio twardych gumów i elastomerów, oraz Shore D, do twardych gumów i tworzyw konstrukcyjnych.

P: Jaka jest różnica między Shore A i Shore D?

Odp.: Shore A i Shore D wykorzystują różne geometrie wgłębień i różne obciążenia, co sprawia, że każda skala jest odpowiednia dla różnych materiałów.

Wartości Shore A i wartości Shore D nie mogą być porównywane bezpośrednio. Materiał o twardości Shore A 70 i materiał o twardości Shore D 70 nie są tą samą twardością.

P: Co oznacza Shore 70A?

Odp.: Shore 70A to odczyt twardości Shore A wynoszący 70, mierzony za pomocą durometru typu A zgodnie z normą ASTM D2240 lub ISO 868. W praktyce Shore 70A odpowiada twardości gumowego bieżnika opony: mocny, z wyraźną odpornością na odkształcenia, ale wciąż elastyczny pod ciągłym naciskiem dłoni.

Shore 70A jest najczęściej określanym gatunkiem twardości dla standardowych O-ringów i uszczelnień ogólnego przeznaczenia. Większość dostawców mieszanek gumowych oferuje swoje materiały w standardzie Shore 70A, z Shore 90A jako alternatywą dla zastosowań pod wysokim ciśnieniem.

P: Jaka jest twardość Shore w gumie?

Odp.: W przypadku elementów gumowych i elastomerowych Shore A jest standardową skalą pomiarową. Typowe gatunki twardości gumy to Shore A 40, 50, 60, 70 i 90. Klasa Shore 70A jest najczęstszym standardem domyślnym dla O-ringów i ogólnych zastosowań uszczelniających; Shore 90A jest używany tam, gdzie wymagana jest wyższa odporność na wytłaczanie, zwykle w systemach pracujących powyżej 10 bar.

Różne mieszanki gumy obejmują różne zakresy twardości. NBR jest zwykle dostępny od Shore A 40 do 90. Guma silikonowa obejmuje szczególnie szeroki zakres, od około Shore A 10 dla bardzo miękkich związków medycznych po Shore A 80 dla twardych gatunków inżynieryjnych. FKM (Viton) jest najczęściej określany w Shore A 70 do 90.

P: Czy Shore A 95 jest taki sam jak Shore D 45?

O: W przybliżeniu, ale nie dokładnie. Skala Shore A staje się zawodna powyżej obszaru Shore A 95, ponieważ większość zakresu wgłębienia została zużyta, a niewielkie różnice w twardości powodują bardzo niewielką zmianę w odczycie. Z tego powodu materiały z zakresu Shore A 85 do 95 są często zgłaszane w skali Shore D, gdzie ostrzejsze wgłębienie i większe obciążenie dają bardziej znaczące zróżnicowanie.

Shore A 95 jest w przybliżeniu odpowiednikiem Shore D 45, chociaż dokładna równoważność zależy od rodzaju materiału i składu związku. Opublikowane tabele konwersji są przybliżeniami pochodzącymi z danych empirycznych; powinny być traktowane jako wskazówki, a nie precyzyjne konwersje.

P: Jaka jest twardość Shore kauczuku silikonowego?

Odp.: Kauczuk silikonowy jest dostępny w bardzo szerokiej gamie twardości Shore A, zazwyczaj od Shore A 10 (bardzo miękki silikon żelowy klasy medycznej) do Shore A 80 (twardy arkusz gumy silikonowej lub formowane elementy). Standardowy silikon inżynierski do uszczelek, przelotek i uszczelnień zazwyczaj mieści się w zakresie Shore A od 40 do 70.

Szeroka gama odzwierciedla różnorodność dostępnych preparatów silikonowych. Podczas określania komponentów silikonowych zawsze sprawdzaj twardość Shore określonego gatunku, zamiast zakładać wartość domyślną.

P: Czy temperatura wpływa na twardość Shore?

Odp.: Tak, znacząco. Twardość Shore maleje wraz ze wzrostem temperatury i wzrasta wraz ze spadkiem temperatury. Silikonowy pierścień uszczelniający Shore A 50 w temperaturze pokojowej (23° C) będzie bardziej miękki w temperaturze 150°C i twardszy w minus 40°C.

Rozdzielacz zakreślacza artykułów Accu

Looks Like You're In Looks Like You're Outside

To get accurate pricing, stock, and delivery, please use the Accu site.

We can only deliver within the region you select.

Check Your Region

To get accurate pricing, stock, and delivery, please use the correct Accu Site for your region.