Твердость по Шор / Дурометр, ASTM D2240 & ISO 48-4
Стандарты ASTM D2240 и ISO 48-4 содержат описание метода испытания для определения твердости проникновения в резину, эластомеры и пластмассы с помощью дурометра (дурометр / твердость по Шор).
Описание другого метода определения твердости пластмасс и подобных материалов посредством глубины проникновения в нормативный образец (твердость по Шор) приводится в стандарте ISO 868. ISO 48-4 заменяет отмененный стандарт ISO 7619-1.
Определение твердости по Шор ASTM D2240 vs. ISO 48-4 Проведение испытания Видео iso 868 Методы по Шор Отображение значения твердости по ШорТвердомеры по Шор ЗагрузкиЧасто задаваемые вопросы Запросить консультацию
Определение твердости по Шор согласно ASTM D2240 & ISO 48-4
Определение твердости по Шор согласно ASTM D2240 & ISO 48-4, а также ISO 868 - это нормативный статический метод испытания для измерение твердости резины с помощью прибора, известного как дурометр. Поэтому твердость по Шор часто называют твердостью по дурометру, она обладает следующими характеристиками:
- С помощью метода дурометра определяют твердость в макродиапазоне с испытательным усилием 3,924 – 50Н.
- Определение твердости по Шор представляет собой метод определения глубины. Т.е. для определения значения твердости заготовки измеряют фактическую глубину проникновения, а не остаточный отпечаток, оставленный индентором.
- Глубина проникновения измеряется подпружиненным индентором, вдавливаемым в материал/образец. Индентор представляет собой стержень из закаленной стали с различным исполнением стержня и стального шарика, в зависимости от метода Шор. Глубина проникновения - это мера твердости по Шор, измеряемая по шкале от 0 Шор (глубина проникновения 2,5 миллиметра) до 100 Шор (глубина проникновения 0 миллиметров).
На основе вариации различных форм инденторов и характеристик пружин был создан ряд различных шкал по Шору. Самыми популярными шкалами являются Шор A и D. Для специфических областей применения существуют другие шкалы (например, Шор B, C, 0, 00, 000, и D0).
Шкалы по Шор и примеры применения:
- Шор А: мягкая резина, эластомеры и природный каучук
- Шор D: более твердые эластомеры, пластмассы и жесткие термопласты
- Шор 0: мягкие эластомеры и текстильная ткань
- Шор 00: пенорезина, пористая и губчатая резина
- Шор B: более твердые, чем по методу Шор А, эластомеры
- Шор C: эластомеры средней твердости
VLRH (IRHD supersoft)
Шор 00
Шор A/B
Шор A/B
Шор D/C/D0
Шор (Micro)
ASTM D2240 vs. ISO 48-4
ISO 48-4 и ASTM D2240 - это стандарты для измерение твердости резины и подобных материалов с помощью дурометра. ISO 48-4 фокусируется на вулканизированном или термопластичном каучуке и регламентирует четыре специфических шкалы, в то время как ASTM D2240 охватывает более широкий спектр материалов и двенадцать шкал. ASTM D2240 широко распространен в Северной Америке и более гибок в применении, в то время как ISO 48-4 ориентирован на международный уровень, он содержит более конкретные инструкции для испытания резины. Оба стандарта используют схожие принципы измерения, но с немного разными инструкциями и областями применения.
| Стандарт | ISO 48-4 | ASTM D2240 |
|---|---|---|
| толщина образца | 6 мм | 6 мм |
| Стопка | да (3 слоя) | да |
| Измерения | 5 | 5 |
| Расстояние измерения | 6 мм | 6 мм |
| Время выдержки | Вулканизаты 3 с TPE 15 с | менее 1 с |
| Груз | 1 кг Шор A 5 кг Шор D | 1 кг |
| Твердость | 54 Шор A 3 с 54 Шор A 15 с | A / 54 / 1 A / 54 / 15 |
ASTM D2240, проведение испытания
При определении твердости по Шор согласно ASTM D2240 сначала необходимо обеспечить параллельность опорной поверхности дурометра относительно стола для образцов. Затем следует настроить вертикальное расстояние между опорной поверхностью дурометра и контактной поверхностью образца на 25,4 мм ± 2,5 мм. В процессе испытания твердомер с предписанным усилием плавно прижимается к образцу до плотного прилегания опорной поверхности. Твердость считывается через секунду после установления плотного контакта опорной поверхности с образцом. Пять измерений проводят в разных точках образца, затем рассчитывают и документируют среднее значение или медиану.
ISO 48-4, проведение испытания
При определении твердости по Шор согласно ISO 48-4 необходимо заранее учитывать следующие параметры:
- Для определения твердости материала следует по стандарту провести пять измерений и рассчитать из них среднее арифметическое.
- Время измерение составляет 15 секунд, при наличии отклонения его следует указать в значении твердости.
- Испытываемый материал следует следует выдержать при комнатной температуре (+23°C ± 2°C) не менее 1 часа.
На первом этапе определения твердости по Шор индентор посредством усилия пружины в 1,11 – 44,5Н вдавливается в образец. Затем индентор прижимается к образцу с усилием 3,92 – 50Н в течение 15 секунд. Глубина проникновения в образец составляет от 0 до 2,5 мм. Эту глубину проникновения измеряет дурометр и выдает значение твердости. Индентор должен воздействовать на образец с полным усилием прижима в течение 15 секунд. При отклонении времени воздействия это необходимо указать в значении твердости. Чем больше срок воздействия, тем меньше будет значение твердости по Шор.
Необходимо выдерживать минимальное расстояние между отпечатками в соответствии со стандартом. Минимальное расстояние между отпечатками должно составлять ≥ 5мм, до края образца - ≥ 12мм.
Определение твердости по Шор согласно ISO 868
ISO 868 представляет собой международный стандарт, регламентирующий измерение твердости пластмасс и твердой резины при вдавливании с помощью метода определения твердости по Шор. При этом методе испытательный наконечник с определенным усилием вдавливается в материал, затем измеряется глубина проникновения. Твердость материала определяют на основе этой глубины проникновения и указывают на шкале от 0 (очень мягкий материал) до 100 (очень твердый материал).
В частности, стандарт ISO 868 предназначен для определения твердости различных материалов по шкалам Шор A и Шор D.
- Шкала A для более мягких материалов (мягкие пластмассы, эластомеры и резина), которые испытывают с помощью усеченного конуса
- Шкала D для более твердых материалов (твердые пластмассы или более жесткие эластомеры), которые испытывают с помощью конуса (игла с закругленным наконечником, R = 0,1 мм)
Методы определения твердости по Шор
Параметры, по которым различаются отдельные методы определения твердости по Шор:
- форма индентора (см. график ниже),
- значение усилия пружины F,
- значением усилия прижима FA.
Различные методы используют семь различных инденторов и четыре различных усилия прижима. Специфические различия между отдельными методами указаны в таблице ниже:
| Метод | Усилие пружины F [Н] | Усилие прижима FA [Н] | Индентор | Путь измерения t [мм] | Толщина образца [мм] | Диапазон измерения |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Шор А | 8,050 Н | 9,81 Н | усеченный конус, угол конуса 35° | 2,5 | ≥ 6 | 10…90 <20 Шор D |
| Шор A0 / Шор E | 8,050 Н | 9,81 Н | шарик, Ø 2,5мм | 2,5 | ≥ 6 | <20 Шор A |
| Шор AM / Шор M | 0,764 Н | 9,81 Н | конус, угол 30° | 1,25 | ≥ 1,25 | 10…90 |
| Шор B | 8,065 Н | 9,81 Н | конус, угол 30° | 2,5 | ≥ 6 | 10…90 |
| Шор C | 44,5 Н | 49,0 Н | усеченный конус, угол конуса 35°, диаметр 0,79 мм | 2,5 | ≥ 6 | 10…90 |
| Шор D | 44,5 Н | 49,0 Н | конус, угол 30° | 2,5 | ≥ 6 | 30…90 >90 Шор A |
| Шор D0 | 44,5 Н | 49,0 Н | шарик, Ø 3/32“ | 2,5 | ≥ 6 | 10…90 |
| Шор 0 | 8,05 Н | 9,81 Н | шарик, Ø 3/32“ | 2,5 | ≥ 6 | 10…90 |
Как считывают и отображают значение твердости по Шор?
Результат определения твердости по Шор складывается из трех главных компонентов:
- 1. числовое значение твердости;
- 2. слова „Шор“, что означает твердость по Шор;
- 3. обозначения метода Шор, регламентирующего индентор и связанные с ним параметры.
Если срок воздействия на образец отклоняется от стандарта, то указание времени добавляют как четвертый компонент.
Пример отображения и расшифровки значения твердости:
| 75 Шор A 10 | |
|---|---|
| 75 | ...значение твердости |
| Шор | ...по Шор |
| A | ...метод Шор: усеченный конус с углом 35°, усилие пружины 8,065Н, усилие прижима 12,5Н |
| 10 | …срок воздействия усилия прижима за пределами рекомендованного времени (в данном случае 10 секунд) |
Твердомеры для определения твердости по Шор согласно ISO 48-4, ASTM D2240 и ISO 868
- Метод измерения для определения твердости по Шор резины, эластомеров и пластмасс согласно ASTM D2240, ISO 48-4 и ISO 868 легко реализуем с помощью портативных дурометров. Измерения твердости по Шор широко распространены в области контроля качества, они относятся к макроскопическим методам. Для лабораторных испытаний рекомендуется применение твердомера на штативе. Описание калибровки приборов приведено в стандарте ISO 21509. Стандарт ISO 48-9 содержит описание калибровки приборов. Основное отличие стандартов ISO от измерений пластмасс заключается во времени воздействия индентора.
- В обоих случаях измеряется глубина проникновения индентора в материал. При этом индентор нагружается пружиной с регламентированной характеристикой. Чем выше твердость испытываемого материала, тем меньше глубина проникновения, но тем больше нагружение индентора. Твердость по Шор отображается на шкале от 0 до 100 Шор. Прикладываемое усилие прижимной лапки прибора к поверхности образца определяет нулевое положение. Оно составляет, в зависимости от стандарта, примерно 10 Н для Шор А и примерно 50 Н для Шор D.
- Аналоговые и цифровые твердомеры по Шор/дурометры
Фирма ZwickRoell поставляет твердомеры по Шор с аналоговыми индикаторами, а также цифровые исполнения с дисплеем и возможностью подключения к ПК. Испытательные приборы оснащены настроенными без зазора линейными шарикоподшипниками, они работают практически без трения. Жесткость пружины можно точно регулировать в процессе калибровки, чтобы соблюдать регламентированные в стандартах усилия при каждом значении Шор. Это позволяет точно соответствовать указанным в стандартах допускам и обеспечивать высокую повторную точность результатов.
Часто задаваемые вопросы относительно определения твердости по Шор
Твердость по Шор - это мера твердости материала, определяющая сопротивление материала проникновению нормативного индентора (стержня). Обычно ее используют для резины, пластмасс и подобных материалов и указывают на различных шкалах (например, Шор A, Шор D), в зависимости от типа материала. Повышенное значение твердости по Шор указывает на более твердый материал, пониженное - на более мягкий.
Стандарт ASTM D2240 содержит описание метода испытания для определения твердости материалов с помощью дурометра. Этот стандарт охватывает двенадцать различных типов дурометров, используемых для измерения твердости широкой палитры материалов при вдавливании, среди которых можно назвать термопластичные эластомеры, вулканизированная резина, эластомеры, ячеистые материалы, гелеподобные материалы и некоторые пластмассы. Он содержит подробные инструкции для измерения твердости, причем для разных диапазонов твердости и типов материалов используются различные типы дурометров.
Главное различие между ASTM D2240 и ISO 48-4 заключается в диапазоне применения и методах: ASTM D2240 охватывает большее количество материалов (резина, эластомеры и пластмассы) и использует различные шкалы твердости (например, Шор А и Шор D). ISO 48-4, напротив, концентрируется конкретно на определении твердости вулканизированной или термопластичной резины и использует при этом, в том числе, метод микроиндентации. В то время как оба стандарта для измерения твердости используют дурометры, ISO 48-4 предлагает подробные инструкции для особых типов резины и тонких образцов.
Шор А используется для измерения твердости более мягких материалов (резина и мягкие пластмассы), в то время как Шор D подходит для более твердых материалов (твердые пластмассы и термопластичные материалы). Более высокое значение на соответствующей шкале указывает на повышенную твердость материала.