Definicja badania twardości według Shore’a
Twardość Shore'a gumy i elastomerów określana jest za pomocą znormalizowanej metody badawczej ISO 48-4 lub ASTM D2240 .
W badaniu twardości wg Shore’a wielkość zagłębienia mierzy się za pomocą wgłębnika z hartowanej stali obciążanego sprężyną, który zagłębia się w materiał/próbkę. Wielkość zagłębienia jest miarą twardości Shore’a, która jest mierzona w skali od 0 Shore'a (wielkość zagłębienia 2,5 milimetra) do 100 Shore'a (wielkość zagłębienia 0 milimetrów). Zmieniając różne kształty wgłębników i charakterystykę sprężyny, ustalono szereg różnych skal Shore'a. Najbardziej znane skale to Shore A i D. Inne skale, takie jak Shore B, C, 0, 00, 000 i D0, zostały stworzone do konkretnych zastosowań.
Skale Shore’a i przykłady zastosowań:
- Shore A: Guma miękka, elastomery i kauczuk naturalny
- Shore D: Twardsze elastomery, tworzywa sztuczne i sztywne tworzywa termoplastyczne
- Shore 0: Miękkie elastomery i tkaniny tekstylne
- Shore 00: Guma piankowa, pianka i guma komórkowa
- Shore B: Twardsze elastomery niż Shore A
- Shore C: Średnio twarde elastomery
VLRH (IRHD supersoft)
Shore 00
Shore A/B
Shore A/B
Shore D/C/D0
Micro Shore
Rozróżnienie badania twardości Shore’a zgodnie z ISO 48-4 i ASTM D2240
| Norma | ISO 48-4 | ASTM D2240 |
| Grubość próby | 6 mm | 6 mm |
| Składanie warstw | tak (3 warstwy) | tak |
| Pomiary | 5 | 5 |
| Odstęp pomiarowy | 6 mm | 6 mm |
| Czas zatrzymania | 3 s Wulkanizaty 15 s TPE | mniej niż 1 s |
| Obciążenie | 1 kg Shore A 5 kg Shore D | 1 kg |
| Informacje o twardości | 54 Shore A 3 s 54 Shore A 15 s | A / 54 / 1 A / 54 / 15 |
Przebieg badania twardości Shore’a
Stosując metodę twardości Shore’a zgodnie z ISO 48-4 należy wcześniej wziąć pod uwagę następujące parametry:
- Zgodnie z normą, aby określić twardość materiału, należy wykonać pięć pomiarów i obliczyć wartość średnią.
- Czas pomiaru wynosi 15 sekund; jeżeli czas trwania jest inny, należy to podać w wartości twardości.
- Badany materiał należy przechowywać co najmniej 1h w temperaturze pokojowej +23°C ± 2°C.
Podczas badania wgłębnik jest w pierwszym etapie wciskany w próbkę z siłą sprężyny 1,11 – 44,5 N. Następnie wgłębnik dociska się do próbki z siłą nacisku 3,92 – 50 N przez 15 sekund. Wielkość zagłębienia w badanej próbce wynosi od 0 do 2,5 mm. Tę wielkość zagłębienia mierzy się za pomocą twardościomierza i na jej podstawie oblicza się wartość twardości. Wgłębnik powinien oddziaływać na próbkę z pełną siłą przez okres 15 sekund. Jeśli czas oddziaływania zostanie przekroczony lub nie zostanie osiągnięty, należy to podać w wartości twardości. Im dłuższy czas oddziaływania, tym niższa będzie wartość twardości Shore'a.
Należy zachować minimalną odległość pomiędzy odciskami pomiarowymi, zgodną z normą. Odległość środkowa pomiędzy odciskami powinna wynosić ≥ 5 mm i ≥ 12 mm od krawędzi próbki.
Metody badania twardości Shore’a
Poszczególne metody różnią się:
- kształtem wgłębnika (patrz rysunek poniżej);
- wielkością siły sprężyny F;
- wielkością siły nacisku FA.
Wynikające z tego różne metody badawcze wykorzystują siedem różnych wgłębników i cztery różne siły nacisku. Konkretne różnice między każdą metodą można znaleźć w poniższej tabeli.
Metoda | Siła sprężyny F [N] | Siła nacisku FA [N] | Wgłębnik | Droga pomiarowa t [mm] | Grubość próby [mm] | Zakres pomiarowy |
Shore A | 8,050 N | 9,81 N | Ścięty stożek, Kąt stożka 35° | 2,5 | ≥ 6 | 10…90 <20 Shore D |
Shore A0 ewent. Shore E | 8,050 N | 9,81 N | Kulka, Ø 2,5 mm | 2,5 | ≥ 6 | <20 Shore A |
Shore AM ewent. Shore M | 0,764 N | 9,81 N | Stożek z kątem 30° | 1,25 | ≥ 1,25 | 10…90 |
Shore B | 8,065 N | 9,81 N | Stożek z kątem 30° | 2,5 | ≥ 6 | 10…90 |
Shore C | 44,5 N | 49,0 N | Ścięty stożek, Kąt stożka 35°, Średnica ściętego stożka. 0,79 mm | 2,5 | ≥ 6 | 10…90 |
Shore D | 44,5 N | 49,0 N | Stożek z kątem 30° | 2,5 | ≥ 6 | 30…90 >90 Shore A |
Shore D0 | 44,5 N | 49,0 N | Kulka, Ø 3/32“ | 2,5 | ≥ 6 | 10…90 |
Shore 0 | 8,05 N | 9,81 N | Kulka, Ø 3/32“ | 2,5 | ≥ 6 | 10…90 |
Jak odczytać i przedstawić wartość twardości Shore’a?
Wartość twardości w badaniu twardości Shore’a składa się z trzech głównych składników:
- 1. numeryczna wartość twardości;
- 2. słowo „Shore“, które oznacza twardość według Shore’a;
- 3. nazwa metody Shore'a, która definiuje wcięcie i powiązane parametry.
Jeżeli czas trwania oddziaływania odbiega od normy, jako czwarty składnik dodaje się oznaczenie czasu.
Przykład przedstawienia i odczytu wartości twardości:
| 75 Shore A 10 | |
|---|---|
| 75 | ...Wartość twardości |
| Shore | ...wg Shore’a |
| A | ...Metoda Shore'a, stożek ścięty o kącie stożka 35°, sile sprężyny 8,065 N i sile nacisku 12,5 N |
| 10 | …Czas trwania siły nacisku poza zalecanym czasem trwania, w tym przypadku 10 sekund |
Twardość Shore ISO 868, ASTM D2240, ISO 48-1 i -4, ASTM D 2240
- Twardość Shore'a jest mierzona na tworzywie sztucznym zgodnie z normą ISO 868 lub ASTM D2240 . Metoda pomiaru jest łatwa w użyciu i można ją łatwo przeprowadzić za pomocą urządzeń przenośnych. Pomiary twardości Shore'a są bardzo rozpowszechnione w zapewnianiu jakości i są metodami makroskopowymi. Do badań laboratoryjnych zaleca się użytkowanie urządzenia na stanowisku badawczym. Kalibracja urządzeń jest opisana w normie ISO 21509.
- Twardość Shore'a gumy i elastomerów jest mierzona zgodnie z normami ISO 48-1, ISO 48-4, ISO 48-7 lub ASTM D 2240 . ISO 48-9 opisuje kalibrację urządzeń. Główną różnicą w ramach norm ISO w porównaniu z pomiarami na tworzywach sztucznych jest czas oddziaływania wgłębnika.
- W obu przypadkach mierzy się, jak głęboko wgłębnik wnika w materiał. Wgłębnik jest obciążony sprężyną o określonej charakterystyce. Im większa twardość badanego materiału, tym mniejsza głębokość penetracji, ale tym większe obciążenie wgłębnika. Twardość Shore’a wyrażana jest w skali od 0 do 100 Shore’a. Siła docisku stopki pomiarowej urządzenia do powierzchni badanej próbki wyznacza położenie zerowe. W zależności od standardu jest to około 10 N dla Shore A i około 50 N dla Shore D.
- Ustalono szereg różnych skal Shore’a ze względu na różne kształty wgłębników i charakterystykę sprężyny. Najbardziej znane skale to Shore A i D. Inne skale, takie jak Shore B, C, 0, 00, 000 i D0, zostały stworzone do konkretnych zastosowań. Obszar zastosowania zaczyna się od miękkich elastomerów (Shore A), a kończy na twardszych tworzywach termoplastycznych (Shore D).
- Analogowy i cyfrowy twardościomierz Shore’a
ZwickRoell dostarcza twardościomierze Shore'a z wyświetlaczami analogowymi, a także wersje cyfrowe z wyświetlaczem i z możliwością podłączenia PC. Urządzenia badawcze wyposażone są w liniowe łożyska kulkowe, które są ustawione tak, aby nie miały luzu i pracowały niemal bez tarcia. Naprężenie sprężyny można precyzyjnie wyregulować podczas kalibracji, aby zachować zgodność z siłami określonymi przez normy przy każdej wartości Shore'a. Oznacza to, że tolerancje określone w normach są dokładnie zachowane i możliwa jest wysoka powtarzalność wyników.
więcej informacji o badaniu twardości wg Shore’a
