Как определить твердость резины
Твердость по Шору A — это измерение, производимое твердомером по Шору. Этот инструмент используется для измерения твердости резиновых полимеров и эластомеров для определения их устойчивости к вдавливанию. Высокий показатель означает большую твердость, а меньшие числа — более мягкие материалы.
Твердость по Шору А — важный показатель, который следует учитывать при выборе материала для уплотнительного кольца. На уплотнительные кольца сильно влияют окружающая среда, давление и жидкости, поэтому важно знать, в какой степени уплотнительное кольцо изменит форму при определенных условиях, чтобы избежать разрушения уплотнения.
Вот более подробный обзор важных факторов твердости по Шору А, которые вам необходимо знать.
Измерение твердости
Есть три основных категории твердости:
Шор 00: измеряет чрезвычайно мягкие каучуки и гели, в том числе жвачки и гелевые вставки для обуви.
Шор A: наиболее часто используемая категория, обеспечивающая более широкий диапазон твердости. Эта шкала позволяет измерять гибкость резины для формовых изделий, от очень мягкой до исключительно твердой, практически негибкой. Некоторые полужесткие пластмассы также могут иметь высокий показатель твердости Шор А.
Шор D: Включает твердые резины, от средней до очень твердой. Шкала Шора D также охватывает полужесткие пластики и твердые пластмассы.
Тип M: описывается как измеритель микротвердости. Тип M подходит для измерения твердости образцов, которую нельзя точно измерить с помощью прибора Shore A. Твердомер типа M предназначен для использования на образцах, имеющих минимальную толщину 1,27 мм, хотя его можно использовать и на более тонких образцах, если есть данные, подтверждающие точность измерения.
Существует несколько стандартных методов тестирования для измерения твердости резины. ASTM D-2240 и ISO 868 — два наиболее распространенных. В этих спецификациях обычно учитываются резины в диапазоне от 20 до 90 по Шору А.
ASTM D-2240: В этом методе испытаний используется инструмент, который проникает в резину при определенных условиях для измерения вдавливания. Эта процедура используется для определения вдавливания термопластичных эластомеров, вулканизированной резины, эластомерных материалов, гелевых материалов и некоторых пластиков.
ISO 868: В этом испытании измеряется стойкость пластмасс к вдавливанию по двум типам: тип A и тип D. Тип A используется для более мягких материалов, а тип D — для более твердых пластмасс. Этот метод позволяет измерить начальное вдавливание или вдавливание по истечении определенного периода времени, чтобы понять, как материал может функционировать в определенных условиях.
Важно отметить, что шкала твердомера измеряет только твердость. Дюрометр (твердомер) не измеряет сопротивление истиранию или скорость износа. Чтобы учесть эти факторы, необходимо провести дополнительные испытания.
Применение шкалы твердости на практике
Каждое применение требует разного уровня твердости для успешной герметизации или уплотнения. Резиновый материал должен быть достаточно мягким, чтобы заполнить зазоры между двумя поверхностями, но также достаточно твердым, чтобы выдерживать нагрузки без выдавливания. Для применений с низким давлением рекомендуется низкая твердость, чтобы уплотнения деформировались быстрее и не допускали небольших утечек. В приложениях с высоким давлением используется высокая твердость, чтобы снизить потребность в стопорных кольцах.
Нижняя граница шкалы твердости по Шору А покрывает резину, достаточно гибкую для использования в канцелярских резинках и ластиках для карандашей. В этом случае значения твердости могут находиться в диапазоне от 20 до 40 по шкале Шор А. Средняя твердость по Шору А включает резину, используемую для автомобильных шин и каблуков обуви, которые обладают некоторой гибкостью, но являются относительно твердыми. Эти значения твердости будут находиться в диапазоне от 70 до 80 по Шору А. Резины, имеющие показатели верхней части шкалы, часто бывают очень твердыми и совсем не гибкими. Например, колеса тележки для покупок обычно имеют 95 единиц по Шору А. Твердость по Шору А — полезный инструмент для определения гибкости, необходимой вам для различного рода уплотнений.
Твердость – это способность материала сопротивляться при вдавливании, когда при воздействии определенной силы пружины на форму есть сопротивление. Представляет собой важный параметр, связанный с эксплуатационными характеристиками резиновых изделий. Определить твердость резины на сегодняшний день можно несколькими способами. Такими как определение твердости по Шору, по Роквеллу и по Аскеру.
Сущностью определение твердости по Шору.
Показатель твердости по шкале Шору помогает измерить фактическую твердость определенного материала.
Данный метод был разработан Альбертом Шором в 1920 году. Метод заключается в измерении сопротивления резины погружению в нее индентора.
Твердость показана в виде числа. Это значение, к которому подставляется буква. Она показывает метод по измерению этого показателя или прибор. Например, 80A или 70D. Твердость определяется по числовому значению в диапазоне от 0 до 100. Малый показатель по числу говорит о низкой твердости, высокий, о высокой твердости материала. Мягкие резины обозначаются буквой А, а твердые буквой D, при этом, области значений могут пересекаться.
Приборы для определения твердости по Шору.
Прибор для измерения твердости по Шору называется дюрометр. Дюрометр включает в себя индентор. Индентор – закаленный стальной стержень диаметром 1,25 мм, заканчивающийся конусом с углом при вершине 30°, радиус острия 0,10 мм.
Дюрометры используются для измерения твердости эластомерных материалов и делятся на типы:
Шор А – используется для мягких материалов. Твердомер по Шору А предназначается для измерения твердости образцов, которые являются плоскими, параллельными и имеют определенную минимальную толщину. Индентор – закаленный стальной стержень диаметром 1,25 мм, заканчивающийся усеченным конусом с углом при вершине 35° и диаметром вершины 0,79 мм.
Шор D – используется для твердых материалов. Представляет собой микротвердомер. Применяется для измерения твердости образцов, которые не могут быть измерены устройством Шор А. Предназначен для использования на образцах, если имеются данные, подтверждающие точность измерения.
Показания дюрометров типа A и D не всегда одинаковы из-за геометрии и толщины компонента для измерения твердости.
Датчики на приборах могут быть аналоговыми или цифровыми.
Техника измерения твердости.
Для определения твердости необходимо поместить испытуемый образец на гладкую горизонтальную поверхность. Установить твердомер на образец без толчков и ударов в перпендикулярном положении так, чтобы опорная поверхность площадки соприкасалась с образцом. Обычно, твердомер устанавливают в специальное приспособление, позволяющее создавать прижимное усилие от 10,0 до 12,5 Н, или на него монтируют центрированный по оси индентора груз массой от 1,00 до 1,25 кг.
Измеряют глубину вдавливания в материал определенного индентора под действием силы в заданных условиях.
Выполняется 5 измерений твердости в разных местах поверхности образца. На расстоянии не менее 6 мм от точки предыдущего измерения. Определяется среднее значение по 5 измерениям.
Несопоставимыми являются результаты полученные при испытании от образцов:
- изготовленных разными способами;
- разной толщины;
- состоящих из разного числа слоев;
- образцов и изделий при отсчете показателя через 3 и 15 с.
Больше новостей о группе компаний Гидросервис в наших группах в Facebookи ВКонтакте.
Дополнительное оборудование в производстве рти - твердомер. Описание и инструкция по измерению.
В изготовлении резинотехнических изделий участвует огромный список оборудования начиная с приборов для контроля качества резины, заканчивая испытательными станками для тестирования продукта.
Начнем мы с самого востребованного прибора – твердомер (дюрометр).
Востребованным он является из-за того, что при формировании запроса в Резинопласт об изготовлении резиновых изделий по чертежам, обязательно нужно указывать твердость по Шору. Эта важная величина поможет правильно подобрать резиновую смесь.
Что такое твердомер?
Измерение твердости - важный элемент для определения характеристик резиновых, эластомерных и пластмассовых изделий. Благодаря простоте эксплуатации и быстрому измерению твердомеры получили широкое распространение.
Как показано на рисунке, твердомер измеряет твердость испытательного образца, прижимая индентор заданной формы к поверхности испытательного образца, прикладывая деформирующее усилие пружины и считывая степень выступа кончика индентора за лицевую поверхность образца. нажимная стопа.
Как показано выше, твердомер включает в себя индикаторное устройство, позволяющее считывать степень выступа индентора за лицевую сторону прижимной ножки, что дает 0 для максимального выступа (0 смещение) и 100 для 0 выступов с равным интервалом масштаба. Нагрузка, прикладываемая к испытательному образцу через интендор, представляет собой силу изгиба пружины и, следовательно, является непостоянной, линейно изменяющейся в диапазоне от 0 до 100.
Шкала твердомера — это тип измерения твердости резинового материала. Приведенная ниже таблица твердости резины даст вам представление о твердости резины, которая вам нужна для вашего изделия. Как правило, большинство резиновых материалов подпадают под шкалу твердости резины по шкале Шора A. Таким образом, если вам нужен твердомер из резины, который ощущается как подошва беговой обуви, просмотрите таблицу твердости резины ниже. Резиновый твердомер по Шору 70А - это наиболее часто выбираемый материал твердости для всех применений.
Эти значения предназначены для сравнения и общего понимания:
25 Дюрометр = Резиновая лента
55 Дюрометр = Внутренняя трубка
70 Дюрометр (НАИБОЛЕЕ РАСПРОСТРАНЕННЫЙ) = Резиновая шина / Резиновый каблук обуви
95 Дюрометр = Колесо тележки для покупок
1. Условия температуры и влажности влияют на измерения.
2. Поверхность испытательного образца должна быть плоской и гладкой, без каких-либо волнистостей или короблений.
3. Многократное измерение в одной и той же точке приводит к ослаблению измерения. При измерении одного образца в нескольких точках точка измерения должна находиться на расстоянии не менее 6 мм от предыдущей точки измерения и не менее 12 мм от любых краев, как предусмотрено национальными и международными стандартами.
4. Скорость давления твердомера на образец влияет на измерения; чем выше скорость, тем выше показатель, а чем медленнее, тем ниже. Нажатие должно производиться с заданной скоростью, насколько это возможно. Это следует особенно отметить, когда образец, размер которого уменьшается сразу после нажатия.
5. Образец для твердомера типа А должен быть толще 6 мм.
Твердостью называют способность материала сопротивляться проникновению в поверхностные слои. Существует несколько способов определения данного параметра, на основе которых созданы шкалы. Они отличаются направленностью на разные материалы и технологией измерения. Далее рассмотрена твердость по Шору.
Принцип измерения
Рассматриваемый метод применяют для низкомодульных материалов, таких как полимеры, а именно каучуки, элистомеры, пластмассы, продукты их вулканизации. Он включает два способа: вдавливания и отскока.
Принцип первого способа Шора состоит в определении величины вдавливания в материал конкретного индентора. Твердость определяется упругостью и вязкоэластичными параметрами, она обратно зависима от глубины вдавливания. К тому же результаты зависят от формы индентора и приложенной силы. Ввиду этого нет взаимосвязи данных, полученных с применением при измерениях различных приборов и даже устройств с разными параметрами. К тому же твердость, измеряемая рассматриваемым методом Шора, не связана с каким-либо параметром исследуемого материала, поскольку он является эмпирическим.
Шкала твердости по Шору
Рассматриваемая технология весьма распространена. Этому способствуют ее следующие достоинства:
- Она проста, в том числе благодаря конструкции прибора.
- Такой метод определения твердости обеспечивает быстроту измерений.
- Подходит для различных поверхностей, в том числе криволинейных, значительных радиусов, крупногабаритных предметов, готовых деталей. При этом технология характеризуется невысокой точностью вследствие значительного разброса значений.
Полученные результаты представлены числовым значением с буквой, соответствующей шкале.
Способ отскока состоит в определении твердости по величине отскока вертикально падающего бойка с заданной высоты после удара об исследуемую поверхность.
Примерное соотношение разных шкал
Для выражения твердости применяются условные единицы измерения. В основном данную технологию Шора применяют для твердых материалов.
К тому же, рассматриваемый метод Шора распространен в промышленности ввиду быстроты и простоты выполнения измерений. Тем его применяют, в основном, для контроля температурной обработки. Подходит для определения твердости крупных предметов, криволинейных поверхностей, готовых деталей. При этом, как и первый метод Шора, характеризуется низкой точностью ввиду того, что величина отскока бойка определяется, помимо твердости, многими прочими параметрами, а именно шероховатостью поверхности, структурой, толщиной и др.
Таким образом, несмотря на различные технологии осуществления, методы Шора близки по качествам: благодаря простоте они обеспечивают большую оперативность измерений, но с низкой точностью.
Проблема рассматриваемой технологии состоит в том, что твердость по Шору невозможно точно перевести в прочие величины твердости и прочности при растяжении. Это объясняется оторванностью твердости Шора от фундаментальных характеристик из-за эмпиричного характера метода.
Данная технология имеет преимущественно практическую направленность ввиду того, что определяемый ею показатель влияет на эксплуатационные характеристики. Например, таким методом измеряют твердость резины автомобильных шин.
Приборы
Оборудование для определения твердости по Шору было создано изобретателем самого метода. В зависимости от способа, используется дюрометр либо склероскоп.
Прибор, называемый дюрометром, применяют для определения твердости Шора вдавливанием. Данные устройства представлены несколькими типами. Приборы классов D и A включают следующие детали:
- Опорную поверхность. Площадь ее составляет от 100 мм 2 . Имеет отверстие 2,5 — 3,5 мм диаметром в 6 или более мм от края.
- Индентор. Представлен стержнем 1,1 — 1,4 мм диаметром из закаленной стали.
- Индикаторное устройство. Демонстрирует выход за опорную поверхность кончика индентора, выражая в условных единицах его величину.
- Калиброванную пружину. Служит для приложения усилия к индентору.
В качестве дополнительного оборудования, дюрометры оснащают приспособлением для фиксации груза. Оно центрировано по оси индентора и позволяет создавать определенное прижимное усилие.
Что касается типов дюрометров, их дифференцируют на основе шкал, применяемых для разных материалов. Всего существует 12 шкал. Наиболее распространены среди них варианты типов D и A. Тип A отличается направленностью на более мягкие материалы. Приборы данного типа характеризуются, следовательно, меньшим прижимным усилием и большей точностью измерений. Нужно отметить, что сила, создаваемая дюрометром, рассчитывается по специальным формулам.
Схема склероскопа Шора
Склероскопы представлены приборами, оснащенными сферическим бойком. Их также дифференцируют на несколько типов на основе шкал. Наиболее распространены C и D. Так, устройство типа C имеет установленную на штативе с предметным столиком полую трубку с окном. На последнее нанесена шкала. Внутри трубки находится боек 2,5 г массой и 1,25 мм радиусом, удерживаемый фиксирующе-спусковым устройством, установленным сверху трубки. Высоту отскока фиксируют визуально. Устройства типа D имеют более тяжелый боек (36 г) и электронное или механическое устройство регистрации величины отскока. Боек обычно бывает с алмазным наконечником, хотя для исследования мягких материалов применяют варианты со стальным тупым наконечником.
Отдельно следует отметить, что ввиду наличия нескольких шкал для каждого из приборов для определения твердости Шора, создана таблица перевода из одной в другую.
Осуществление измерений
Измерение твердости способом вдавливания выполняют на горизонтальной твердой поверхности. Дюрометр располагают вертикально. Опорную поверхность прибора быстро прижимают к исследуемому предмету и оказывают на него давление. Спустя 15 секунд снимают показания. Далее выполняют вычисление среднего для пяти замеров в различных точках поверхности на взаимном удалении от 6 мм. В случае мгновенного замера показания снимают через секунду после оказания давления. При этом учитывают максимальный результат.
Проведение измерений методом Шора
В случае получения на дюрометре типа D результатов менее 20, следует использовать прибор типа A, и наоборот, если дюрометр класса A дает значения более 90, переходят на устройство типа D.
Для повышения точности опорную поверхность прижимают к предмету с применением штатива и груза.
Для выполнения корректных измерений необходимо соблюдение следующих требований:
- Необходимо, чтобы толщина исследуемого предмета составляла от 6 мм. Для достижения данного значения допустимо совмещение нескольких слоев, однако вследствие недостаточно плотного их прилегания возможно отклонение результатов в сравнении с аналогичными цельными предметами.
- Измеряемые предметы должны иметь размеры, достаточные для осуществления измерений на расстоянии от 12 мм от краев поверхности.
- Исследуемая поверхность в радиусе хотя бы 6 мм от кончика индентора должна быть ровной. При наличии перепадов, шероховатостей, неровностей происходит существенное отклонение результатов.
- Материалы кондиционируют.
- Необходимо учитывать условия среды и исключить те из них, что влияют на параметры материала.
При исследовании методом отскока склероскоп устанавливают вертикально по отвесу или уровню. Измеряемый предмет фиксируют на его столике, зажимается. Цилиндрические детали размещают в специальной подставке, а крупные предметы исследуют съемной частью прибора. В данном случае также проводят пять измерений твердости и результатом считают их среднее значение. При этом удары выполняют с частотой до 5 в 10 секунд, а точки располагают в 2 мм или более друг от друга и от краев.
Таким образом, технология определения твердости методом Шора включает простые, но неточные методы, наиболее применимые для быстрых измерений.
Читайте также: