Dureté Shore / Dureté au duromètre selon ASTM D2240 et ISO 48-4
Les normes ASTM D2240 et ISO 48-4 décrivent la méthode d’essai pour déterminer la dureté de pénétration du caoutchouc, des élastomères et des plastiques à l’aide d’un duromètre (dureté au duromètre / dureté Shore).
Une autre méthode pour déterminer la dureté des plastiques et des matériaux similaires au moyen de la profondeur de pénétration d’une éprouvette normalisée (dureté Shore) est décrite dans la norme ISO 868. La norme ISO 48-4 remplace la norme annulée ISO 7619-1.
Définition de l’essai de dureté Shore Comparaison ASTM D2240 / ISO 48-4 Réalisation de l’essai Vidéo ISO 868 Méthodes Shore Représentation de la valeur de dureté ShoreAppareils d’essais de dureté Shore TéléchargementsFAQ Demander conseil
Définition de l’essai de dureté Shore selon ASTM D2240 et ISO 48-4
L’essai de dureté Shore selon ASTM D2240 et ISO 48-4, ainsi que selon ISO 868, est une méthode d’essai statique normalisée pour mesurer la dureté du caoutchouc à l’aide d’un appareil appelé duromètre. La dureté Shore est donc souvent appelée dureté au duromètre et présente les caractéristiques suivantes :
- La méthode du duromètre permet de déterminer la dureté à l’échelle macro avec une force d’essai de 3,924 - 50 N.
- La dureté Shore est une méthode de mesure en profondeur. Cela signifie que pour déterminer la valeur de dureté d’une pièce à tester, on mesure la profondeur de pénétration réelle et non l’impression permanente produite par le pénétrateur.
- La profondeur de pénétration est mesurée par un pénétrateur chargé par ressort qui pénètre dans le matériau ou dans l’éprouvette. Le pénétrateur est une tige en acier trempé, avec différents modèles de tige et de bille en acier selon la méthode Shore. La profondeur de pénétration est une mesure de la dureté Shore, qui est mesurée sur une échelle de 0 Shore (2,5 millimètres de profondeur de pénétration) à 100 Shore (0 millimètre de profondeur de pénétration).
Une série de différentes échelles Shore ont été établies, en faisant varier les différentes formes de pénétrateurs et caractéristiques ressort. Les échelles les plus fréquemment utilisées sont les échelles Shore A et D. D’autres échelles comme Shore B, C, 0, 00, 000 et D0 sont utilisées pour des applications spécifiques.
Échelles Shore et exemples d’applications:
- Shore A: Caoutchouc souple, élastomères et caoutchouc naturel
- Shore D: Élastomères plus durs, plastiques et thermoplastiques rigides
- Shore 0: Élastomères souples et tissus textiles
- Shore 00: Caoutchouc mousse et cellulaire
- Shore B: Élastomères plus durs que Shore A
- Shore C: Élastomères moyennement rigides
VLRH (DIDC supersoft)
Shore 00
Shore A/B
Shore A/B
Shore D/C/D0
Micro Shore
Comparaison ASTM D2240 / ISO 48- 4
L’ISO 48-4 et l’ASTM D2240 sont des normes pour la mesure de la dureté du caoutchouc et de matériaux similaires au moyen de duromètres. L’ISO 48-4 se concentre sur le caoutchouc vulcanisé ou thermoplastique et définit quatre échelles spécifiques, tandis que l’ASTM D2240 couvre une gamme plus large de matériaux et douze échelles. L’ASTM D2240 est largement utilisée en Amérique du Nord et est plus flexible dans son application, tandis que l’ISO 48-4 est plus internationale et offre des instructions plus spécifiques pour le caoutchouc. Les deux normes utilisent des principes de mesure similaires, mais les instructions et les domaines d’application sont légèrement différents.
| Norme | ISO 48-4 | ASTM D2240 |
|---|---|---|
| Épaisseur éprouvette | 6 mm | 6 mm |
| Stratification | oui (3 couches) | oui |
| Mesures | 5 | 5 |
| Distance de mesure | 6 mm | 6 mm |
| Temps d'arrêt | 3 s Vulcanisats 15 s TPE | inférieur à 1 s |
| Charge | 1 kg Shore A 5 kg Shore D | 1 kg |
| Indication de dureté | 54 Shore A 3 s 54 Shore A 15 s | A / 54 / 1 A / 54 / 15 |
ASTM D2240 Réalisation de l'essai
Pour l’essai de dureté Shore selon ASTM D2240, il faut d’abord s’assurer que la surface d’appui du duromètre est parallèle à la table d’appui éprouvette. La distance verticale entre la surface d’appui du duromètre et la surface de contact de l’éprouvette est ensuite réglée à 25,4 mm ± 2,5 mm. Au cours du processus d’essai, l’appareil d’essais de dureté est pressé sans heurt contre l’éprouvette avec la force de presse prescrite. La dureté se lit une seconde après le contact entre la surface d’appui et l’éprouvette. Cinq mesures sont effectuées à différents endroits de l’éprouvette et la moyenne ou la médiane est calculée et documentée.
ISO 48-4 Réalisation de l’essai
Pour l’essai de dureté Shore selon ISO 48-4, les paramètres suivants doivent être pris en compte au préalable :
- Pour déterminer la dureté d'un matériau, la norme exige que cinq mesures soient effectuées et qu'une valeur moyenne soit calculée à partir de ces mesures.
- Le temps mesuré est de 15 secondes, lorsque la durée diffère, cela doit être indiqué dans la valeur de dureté.
- Le matériau à tester doit être stocké pendant au moins 1h à une température ambiante de +23°C ± 2°C.
Lors de l’essai de dureté Shore, le pénétrateur est tout d’abord enfoncé dans l’éprouvette avec une force ressort de 1,11 – 44,5 N. Le pénétrateur est ensuite enfoncé dans l’éprouvette avec une force de presse de 3,92 - 50 N pendant 15 secondes. La profondeur de pénétration dans l’éprouvette est comprise entre 0 et 2,5 mm. Cette profondeur de pénétration est mesurée à l’aide du duromètre et la valeur de dureté en est déduite. Le pénétrateur doit agir sur l’éprouvette avec la force de presse totale pendant une durée de 15 secondes. Lorsque la durée d’application est dépassée (ou n’est pas atteinte), cela doit être indiqué dans la valeur de dureté. Plus la durée d’application est longue, plus la valeur de dureté Shore sera basse.
L'écartement minimal entre les empreintes d'essais doit être respecté conformément à la norme. L’écartement moyen entre les empreintes doit être ≥ de 5mm et ≥ de 12mm par rapport au bord de l’éprouvette.
Essai de dureté Shore selon ISO 868
L’ISO 868 est une norme internationale qui définit la méthode de détermination de la dureté (technique par indentation) des plastiques et du caoutchouc dur à l’aide de la méthode d’essai de dureté Shore. Cette méthode consiste à appuyer une pointe d’essai sur le matériau avec une force définie pour mesurer la profondeur de pénétration. La dureté du matériau est déterminée à l’aide de cette profondeur de pénétration et est indiquée sur une échelle de 0 (très tendre) à 100 (très dur).
La norme ISO 868 se réfère en particulier à la mesure de la dureté d’après les échelles Shore A et Shore D, qui sont utilisées pour différentes duretés de matériaux.
- Échelle A pour les matériaux plus tendres tels que les plastiques souples, les élastomères et le caoutchouc, qui sont mesurés à l’aide d’un cône tronqué
- Échelle D pour les matériaux plus durs tels que les plastiques durs ou les élastomères plus rigides, qui sont mesurés à l’aide d’un cône (aiguille avec une pointe arrondie, R = 0,1 mm)
Méthodes de l’essai de dureté Shore
Les différentes méthodes de l’essai de dureté Shore se distinguent par :
- la forme du pénétrateur (voir le graphique),
- la valeur de la force ressort F,
- La hauteur de la force de presse FA.
Les différentes méthodes d’essai qui en résultent utilisent sept pénétrateurs distincts et quatre forces de presse différentes. Les différences spécifiques à chaque méthode sont indiquées dans le tableau ci-dessous :
| Méthode | Force ressort F [N] | Force de presse FA [N] | Pénétrateur | Course de mesure t [mm] | Épaisseur éprouvette [mm] | Plage de mesure |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Shore A | 8,050 N | 9,81 N | Cône tronqué, angle de cône 35° | 2,5 | ≥ 6 | 10 à 90 <20 Shore D |
| Shore A0 ou Shore E | 8,050 N | 9,81 N | Spère, Ø 2,5mm | 2,5 | ≥ 6 | <20 Shore A |
| Shore AM ou Shore M | 0,764 N | 9,81 N | Cône avec angle 30° | 1,25 | ≥ 1,25 | 10 à 90 |
| Shore B | 8,065 N | 9,81 N | Cône avec angle 30° | 2,5 | ≥ 6 | 10 à 90 |
| Shore C | 44,5 N | 49,0 N | Cône tronqué, angle de cône 35°, dia. cône tronqué 0,79 mm | 2,5 | ≥ 6 | 10 à 90 |
| Shore D | 44,5 N | 49,0 N | Cône avec angle 30° | 2,5 | ≥ 6 | 30 à 90 >90 Shore A |
| Shore D0 | 44,5 N | 49,0 N | Sphère, Ø 3/32“ | 2,5 | ≥ 6 | 10 à 90 |
| Shore 0 | 8,05 N | 9,81 N | Sphère, Ø 3/32“ | 2,5 | ≥ 6 | 10 à 90 |
Comment lire et représenter la dureté Shore ?
La valeur de dureté de l'essai de dureté Shore se compose de trois éléments principaux:
- 1. une valeur de dureté numérique;
- 2. le mot „Shore“, qui signifie dureté selon Shore;
- 3. le nom de la méthode Shore, qui définit le pénétrateur et les paramètres associés.
Lorsque la durée d'application diffère de la norme, une indication de temps est ajoutée comme quatrième élément.
Exemple de représentation et de mode de lecture d'une valeur de dureté:
| 75 Shore A 10 | |
|---|---|
| 75 | ...Valeur de dureté |
| Shore | ...selon Shore |
| A | ...méthode Shore cône tronqué avec angle de cône 35°, force ressort 8,065N et force de presse 12,5N |
| 10 | …durée d'application de la force de presse en dehors de la durée recommandée, dans ce cas 10 secondes |
Appareils d’essais de dureté Shore pour la détermination de la dureté Shore selon ISO 48-4, ASTM D2240 et ISO 868
- La méthode d’essai pour déterminer la dureté Shore du caoutchouc, des élastomères et des plastiques selon ASTM D2240, ISO 48-4 et ISO 868 peut être aisément réalisée avec des duromètres portables. Les mesures de dureté selon Shore sont très largement utilisées dans le domaine de l’assurance qualité et appartiennent aux méthodes macroscopiques. Pour les essais en laboratoire, il est conseillé d’utiliser l’appareil dans un support. L’étalonnage des appareils est décrit dans l’ISO 21509. L’ISO 48-9 décrit l’étalonnage des appareils. La principale différence à l’intérieur des normes ISO par rapport à la mesure sur les plastiques est le temps d’application du pénétrateur.
- Dans les deux cas, on mesure la profondeur sur laquelle le pénétrateur s’enfonce dans le matériau. Un ressort avec caractéristiques déterminées charge pour ce faire le pénétrateur. Plus la dureté du matériau à tester est grande, plus la profondeur de pénétration est faible, mais plus la charge du pénétrateur est élevée. La dureté Shore est représentée sur une échelle de 0 à 100 Shore. La force d’appui du pied de contact de l’appareil sur la surface de l’éprouvette détermine la position zéro. Elle est, selon la norme, d’environ 10 N pour le Shore A et d’environ 50 N pour le Shore D.
- Appareils d’essais de dureté / Duromètres Shore analogiques et numériques
ZwickRoell propose des appareils d’essais de dureté Shore avec affichage par cadran ainsi que des versions numériques avec afficheur et connectivité à un PC. Les appareils d’essais sont équipés de roulements à billes linéaires réglés sans jeu et fonctionnent sans frottement ou presque. La constante ressort peut être ajustée avec précision lors de l’étalonnage afin de respecter les forces prescrites par les normes pour chaque valeur Shore. Les tolérances prescrites par les normes sont ainsi respectées, ce qui permet une grande répétabilité des résultats.
Questions fréquemment posées sur l’essai de dureté Shore
La dureté Shore est une mesure de la dureté d’un matériau qui permet de mesurer la résistance du matériau à la pénétration d’un corps d’essai normalisé (tige). Elle est typiquement utilisée pour le caoutchouc, les plastiques et matériaux similaires et est indiquée sur différentes échelles (par exemple Shore A, Shore D), qui varient selon le type de matériau. Une valeur de dureté Shore plus élevée indique un matériau plus dur, tandis qu’une valeur plus faible indique un matériau plus tendre.
La norme ASTM D2240 décrit une méthode d’essai pour déterminer la dureté de matériaux à l’aide d’un duromètre. Cette norme couvre douze types différents de duromètres, qui sont utilisés pour mesurer la dureté (technique par indentation) d’une large gamme de matériaux, notamment les élastomères thermoplastiques, le caoutchouc vulcanisé, les matériaux élastomères, les matériaux cellulaires, les matériaux gélifiés et certaines matières plastiques. Elle donne des instructions détaillées sur la manière d’effectuer les mesures de dureté, en utilisant différents types de duromètres pour différentes plages de dureté et différents types de matériaux.
La principale différence entre l’ASTM D2240 et l’ISO 48-4 réside dans le domaine d’application et les méthodes : l’ASTM D2240 couvre une plus grande variété de matériaux, dont le caoutchouc, les élastomères et les plastiques, et utilise différentes échelles de dureté telles que Shore A et Shore D. L’ISO 48-4, en revanche, se concentre spécifiquement sur la détermination de la dureté du caoutchouc vulcanisé ou thermoplastique et utilise également pour ce faire des méthodes de microindentation. Alors que les deux normes utilisent des duromètres pour mesurer la dureté, l’ISO 48-4 fournit des instructions plus détaillées pour des types de caoutchouc spécifiques et des éprouvettes fines.
Shore A est utilisé pour mesurer la dureté des matériaux plus souples comme le caoutchouc et les plastiques souples, tandis que Shore D convient aux matériaux plus durs comme les plastiques durs et les matériaux thermoplastiques. Plus la valeur sur chaque échelle plus élevée, plus le matériau est dur.