Definice zkoušky tvrdosti Shore
Zkoušky tvrdosti pryže a elastomerů se provádějí podle standardizovaných postupů v souladu s ISO 48-4 nebo ASTM D2240.
Při zkoušce tvrdosti Shore se měří hloubka vtisku pomocí pružinového indentoru z kalené oceli, který se vtlačuje do materiálu/vzorku. Hloubka vtisku je měřítkem tvrdosti podle Shore. Měří se na stupnici od 0 Shore (hloubka vtisku 2,5 mm) do 100 Shore (hloubka vtisku 0 mm). Vzhledem k různým tvarům indentorů a charakteristikám pružin bylo definováno několik stupnic Shore. Nejčastěji se používají stupnice měření metodou Shore A a D. Další stupnice, například Shore B, C, 0, 00, 000 a D0, byly vyvinuty pro specifické aplikace.
Stupnice Shore a příklady využití:
- Shore A: Měkké pryže, elastomery a přírodní pryže
- Shore D: Tvrdší elastomery, plasty a tvrdé termoplasty
- Shore 0: Měkké elastomery a textilní materiály
- Shore 00: Lehčené, pěnové a mikroporézní pryže
- Shore B: Tvrdší elastomery než Shore A
- Shore C: Středně tvrdé elastomery
VLRH (IRHD supersoft)
Shore 00
Shore A/B
Shore A/B
Shore D/C/D0
Micro Shore
Rozdíly mezi zkouškou tvrdosti Shore podle ISO 48-4 a ASTM D2240
| Norma | ISO 48-4 | ASTM D2240 |
| Tloušťka vzorku | 6 mm | 6 mm |
| Vrstvy | Ano (3 vrstvy) | Ano |
| Měření | 5 | 5 |
| Měřicí vzdálenost | 6 mm | 6 mm |
| Doba měření | 3 s pro vulkanizovanou pryž 15 s TPE | Méně než 1 s |
| Zatížení | 1 kg Shore A 5 kg Shore D | 1 kg |
| Definování tvrdosti | 54 Shore A 3 s 54 Shore A 15 s | A / 54 / 1 A / 54 / 15 |
Provedení zkoušky tvrdosti Shore
Pro volbu metody tvrdosti podle stupnice Shore ISO 48-4 je třeba předem zvážit následující zkušební parametry:
- Norma uvádí, že pro stanovení tvrdosti materiálu je třeba provést pět měření, ze kterých se následně vypočítá medián.
- Doba zkoušky je 15 s. Pokud se použije jiná doba zkoušky, musí to být uvedeno společně s hodnotou tvrdosti.
- Zkoušený materiál by měl být skladován při pokojové teplotě +23 °C ±2 °C po dobu nejméně jedné hodiny.
V prvním kroku zkoušky se indentor zatlačí do vzorku pružnou silou 1,11 – 44,5 N. Poté se nechá působit na vzorek přítlačná síla indentoru 3,92 – 50 N po dobu 15 sekund. Hloubka vtisku ve vzorku se pohybuje v rozmezí 0 – 2,5 mm. Měří se přímo tvrdoměrem a od ní se odvozuje hodnota tvrdosti. Indentor by měl na vzorek působit plnou kontaktní silou po dobu 15 sekund. Pokud se doba měření překročí nebo není dosažena, musí to být uvedeno společně s hodnotou tvrdosti. Čím delší je doba trvání, tím nižší je hodnota tvrdosti podle Shore.
Při měření je nutné dodržet minimální vzdálenost zkušebních bodů od sebe tak, jak udává norma. Vzdálenost od středů vtisků by měla být ≥ 5 mm a ≥ 12 mm od okraje vzorku.
Metody zkoušky tvrdosti Shore
Jednotlivé metody se vzájemně od sebe liší:
- Tvar indentoru (viz. obrázek)
- Tlak síly pružiny F
- Tlak kontaktní síly pružiny FA
Jednotlivé zkušební metody využívají celkem 7 různých typů indentorů a 4 různé úrovně přítlačné síly. Další informace o rozdílech metod měření tvrdosti naleznete pod následujícími odkazy:
Metoda | Síla pružiny F [N] | Kontaktní síla FA [N] | Indentory | Měřená dráha [mm] | Tloušťka vzorku [mm] | Rozsah měření |
Shore A | 8,050 N | 9,81 N | Zkosený kužel, úhel 35° | 2,5 | ≥ 6 | 10 … 90 < 20 Shore D |
Shore A0 nebo Shore E | 8,050 N | 9,81 N | Kulička, Ø 2,5 mm | 2,5 | ≥ 6 | < 20 Shore A |
Shore AM nebo Shore M | 0,764 N | 9,81 N | Kužel, úhel 30° | 1,25 | ≥ 1,25 | 10 … 90 |
Shore B | 8,065 N | 9,81 N | Kužel, úhel 30° | 2,5 | ≥ 6 | 10 … 90 |
Shore C | 44,5 N | 49,0 N | Zkosený kužel, úhel 35°, zkosený kužel, prům. 0,79 mm | 2,5 | ≥ 6 | 10 … 90 |
Shore D | 44,5 N | 49,0 N | Kužel, úhel 30° | 2,5 | ≥ 6 | 30 … 90 > 90 Shore A |
Shore D0 | 44,5 N | 49,0 N | Kulička, Ø 3/32“ | 2,5 | ≥ 6 | 10 … 90 |
Shore 0 | 8,05 N | 9,81 N | Kulička, Ø 3/32“ | 2,5 | ≥ 6 | 10 … 90 |
Jak číst a prezentovat hodnotu tvrdosti?
Zkouška tvrdosti Shore pro určení hodnoty tvrdosti Shore sestává ze tří hlavních částí:
- 1. Numerická hodnota tvrdosti;
- 2. Text – Shore – označení metody měření
- 3. Popis metody Shore, která definuje indentor a související parametry
Pokud se doba působení zatížení odchyluje od normy, je nutné uvést čas jako dodatečnou čtvrtou složku.
Příklad prezentace hodnoty tvrdosti:
| 75 Shore A 10 | |
|---|---|
| 75 | ... Hodnota tvrdosti |
| Shore | ... Podle metody Shore |
| A | ... Metoda Shore, zkosený kužel s úhlem 35°, síla pružiny 8,065 N a kontaktní síla 12,5 N |
| 10 | ... Doba působení kontaktní síly lišící se od doporučené doby, v tomto případě 10 sekund |
Tvrdost podle Shore ISO 868, ASTM D2240, ISO 48-1 a -4, ASTM D2240
- Tvrdost plastů metodou Shore podle ISO 868 nebo ASTM D2240. Postup měření je jednoduchý a lze jej snadno provádět pomocí přenosných přístrojů. Měření tvrdosti podle Shore patří mezi makroskopické metody. Často se používá pro účely kontroly kvality. Pro laboratorní zkoušky doporučujeme používat přístroj upevněný na stojánku (ve stativu). Kalibrace těchto přístrojů je popsána v normě ISO 21509.
- Zkoušky tvrdosti pryže a elastomerů se provádějí podle ISO 48-1, ISO 48-4, ISO 48-7 nebo ASTM D2240. ISO 48-9 popisuje kalibraci přístroje. Hlavním rozdílem v normách ISO ve srovnání s měřením na plastech je doba vtlačování indentoru.
- V obou případech se měří výsledná hloubka vtisku indentoru v materiálu. Vnikací tělísko (indentor) je zatíženo pružinou s definovanou charakteristikou. Čím větší je tvrdost zkoušeného materiálu, tím menší je hloubka vtisku, ale tím větší je zatížení indentoru. Stupnice tvrdosti plastů metodou Shore je od 0 do 100. Kontaktní síla při dotyku patice přístroje s povrchem vzorku určuje nulovou polohu. V závislosti na normě je tato síla přibližně 10 N pro Shore A a přibližně 50 N pro Shore D.
- Vzhledem k různým tvarům indentorů a charakteristikám pružin bylo definováno několik stupnic Shore. Nejčastěji se používají stupnice měření metodou Shore A a D. Další stupnice, například Shore B, C, 0, 00, 000 a D0, byly vyvinuty pro specifické aplikace. Rozsah použití začíná u měkkých elastomerů (Shore A) a končí u tvrdších termoplastů (Shore D).
- Analogové a digitální tvrdoměry
ZwickRoell nabízí tvrdoměry Shore s analogovým nebo digitálním displejem a možností připojení k PC. Zkušební přístroje jsou vybaveny lineárními kuličkovými ložisky bez vůle a prakticky nevykazují téměř žádné tření. Při kalibraci lze přesně nastavit tuhost pružiny tak, aby byly zachovány síly uvedené v normách pro každou hodnotu Shore. Tímto způsobem jsou přesně dodržovány tolerance stanovené normami a je umožněna vysoká opakovatelnost výsledků.
Více informací o zkouškách tvrdosti podle Shore
