Tvrdoća po Shore / Tvrdoća durometra ASTM D2240 i ISO 48-4
ASTM D2240 i ISO 48-4 opisuju metodu ispitivanja za određivanje tvrdoće gume, elastomera i plastike u utiskivanju pomoću durometra (tvrdoća durometra / tvrdoća po Shore).
Drugi metod za određivanje tvrdoće plastike i sličnih materijala merenjem dubine udubljenja standardizovanog uzorka (tvrdoća po Shore) opisan je u ISO 868. ISO 48-4 zamenjuje povučeni standard ISO 7619-1.
Definicija ispitivanja tvrdoće po Shore ASTM D2240 vs. ISO 48-4 Sprovođenje ispitivanja ISO 868 Shore metode Reprezentacija vrednosti tvrdoće po Shore Shore tvrdomer Opcije automatizacije Preuzimanja Često postavljana pitanja Zatražite konsultacije
Definicija ispitivanja tvrdoće po Shore prema ASTM D2240 i ISO 48-4
Ispitivanje tvrdoće po Shore prema ASTM D2240 i ISO 48-4, kao i prema ISO 868 je standardizovana statička metoda ispitivanja za merenje tvrdoće gume pomoću uređaja poznatog kao durometar. Tvrdoća po Shore se stoga obično naziva i tvrdoćom durometra i ima sledeće karakteristike:
- metoda durometra se koristi za određivanje tvrdoće u makro opsegu sa ispitnom silom od 3,924-50 N.
- Tvrdoća po Shore je metoda merenja dubine. To znači da se radi utvrđivanja vrednosti tvrdoće uzorka meri prava dubina utiskivanja, a ne trajni otisak koji daje indenter.
- Dubina udubljenja se meri pomoću utiskivača sa oprugom koji prodire u materijal ili uzorak. Indenter je kaljena čelična igla, sa različitim dizajnom klinova i čeličnih kuglica u zavisnosti od Shore metode. Dubina udubljenja je mera za tvrdoću po Shore, koja se određuje na skali od 0 Shore (dubina udubljenja 2,5 milimetara) do 100 Shore (dubina udubljenja od 0 milimetara).
Opseg različitih Shore skala je uspostavljen na osnovu varijacije oblika indentera i karakteristika opruge. Najpoznatije skale su Shore A i D. Druge skale kao što su Shore B, C, 0, 00, 000 i D0 su poznate za specifične primene.
Shore skale i primeri primene:
- Shore A: Meka guma, elastomeri i prirodna guma
- Shore D: Tvrđi elastomeri, plastika i kruti termoplasti
- Shore 0: Meki elastomeri i tekstilne tkanine
- Shore 00: Ekspandirana guma, sunđerasta guma i ćelijska guma
- Shore B: Tvrđi elastomeri od Shore A
- Shore C: Srednje tvrdi elastomeri
VLRH (IRHD supersoft)
Shore 00
Shore A/B
Shore A/B
Shore D/C/D0
Micro Shore
ASTM D2240 vs. ISO 48-4
ISO 48-4 i ASTM D2240 su standardi za merenje tvrdoće gume i sličnih materijala pomoću durometra. ISO 48-4 se fokusira na vulkanizovanu ili termoplastičnu gumu i definiše četiri specifične skale, dok ASTM D2240 pokriva širi spektar materijala i dvanaest skala. ASTM D2240 se široko koristi u Severnoj Americi i fleksibilniji je u primeni, dok je ISO 48-4 češći na međunarodnom nivou i pruža konkretnije smernice za gumu. Oba standarda koriste slične principe merenja, ali sa malo drugačijim uputstvima i oblastima primene.
| Standardni | ISO 48-4 | ASTM D2240 |
|---|---|---|
| Debljina uzorka | 6 mm | 6 mm |
| Slojevi | Da (3 sloja) | Da |
| Merenja | 5 | 5 |
| Merenje udaljenosti | 6 mm | 6 mm |
| Vreme ispitivanja | 3 s za vulkanizovanu gumu 15 s TPE | Manje od 1 s |
| Opterećenje | 1 kg Shore A 5 kg Shore D | 1 kg |
| Specifikacija tvrdoće | 54 Shore A 3 s 54 Shore A 15 s | A / 54 / 1 A / 54 / 15 |
Izvođenje ispitivanja prema ASTM D2240
Za ispitivanje tvrdoće po Shore prema ASTM D2240, prvo se mora osigurati da je kontaktna površina durometra paralelna sa stolom uzorka. Vertikalno rastojanje između kontaktne površine durometra i kontaktne površine uzorka je tada podešeno na 25,4 mm ± 2,5 mm. Tokom postupka ispitivanja, merač tvrdoće se pritiska na uzorak definisanim pritiskom sve dok površina ne dođe u potpuni kontakt. Vrednost tvrdoće se može očitati jednu sekundu nakon što kontaktna površina uspostavi čvrst kontakt sa uzorkom. Izvodi se pet merenja na različitim tačkama na uzorku i prosek ili medijana se izračunava i dokumentuje.
Izvođenje ispitivanja prema ISO 48-4
Za ispitivanje Shore tvrdoće prema ISO 48-4, potrebno je unapred uzeti u obzir sledeće parametre:
- Da bi se utvrdila tvrdoća materijala, standard navodi da se mora uzeti pet merenja iz kojih se zatim izračunava srednja vrednost.
- Vreme ispitivanja je 15 s; ako se koriste druga vremena ispitivanja, to mora biti naznačeno u vrednosti tvrdoće.
- Materijal koji se ispituje treba da se čuva na sobnoj temperaturi od +23 °C ± 2°C najmanje jedan sat.
U prvom koraku ispitivanja tvrdoće po Shore, indenter se utiskuje u uzorak snagom opruge od 1,11-44,5 N. Zatim se indenter pritisne na uzorak sa kontaktnom silom od 3,92-50 N u trajanju od 15 sekundi. Dubina udubljenja u uzorku je između 0-2,5 mm. Ova dubina udubljenja se meri durometrom i iz njega se izvodi vrednost tvrdoće. Indentor treba da deluje na uzorak punom kontaktnom silom i trajanjem od 15 sekundi. Ako je trajanje primenjene sile prekoračeno ili nije ispunjeno, to mora biti naznačeno u vrednosti tvrdoće. Što je duže trajanje, to će biti niža vrednost tvrdoće po Shore.
Minimalno rastojanje ispitnih tačaka mora se održavati u skladu sa standardom. Centralno rastojanje između udubljenja treba da bude ≥ 5 mm i ≥ 12 mm do ivice uzorka.
Ispitivanje tvrdoće po Shore prema ISO 868
ISO 868 je međunarodni standard koji određuje metodu za određivanje tvrdoće plastike i ebonita u utiskivanju pomoću metode ispitivanja tvrdoće po Shore. U ovoj metodi, ispitna sonda se pritisne na materijal sa definisanom silom da bi se izmerila dubina udubljenja. Tvrdoća materijala se određuje na osnovu ove dubine prodiranja i prikazuje se na skali od 0 (veoma meka) do 100 (veoma tvrda).
Konkretno, ISO 868 se odnosi na merenje tvrdoće prema Shore A i Shore D skali, koje se koriste za različite vrednosti tvrdoće materijala.
- A-skala za mekše materijale kao što su mekana plastika, elastomeri i guma, koji se mere skraćenim konusom
- D-skala za tvrđe materijale kao što su tvrda plastika ili čvršći elastomeri, koji se mere konusom (igla sa zaobljenim vrhom, R = 0,1 mm)
Metode ispitivanja tvrdoće po Shore
Pojedinačne metode ispitivanja tvrdoće po Shore se razlikuju jedna od druge:
- oblik indentera (pogledajte sliku),
- veličina sile opruge F,
- veličina kontaktne sile FA.
Različite rezultujuće metode ispitivanja koriste sedam različitih indentera i četiri različita nivoa kontaktne sile. Konkretnije informacije o razlikama između pojedinačnih metoda mogu se naći u tabeli ispod.
| Metoda | Sila opruge F [N] | Kontakt sila FA [N] | Utiskivači | Merni hod t [mm] | Debljina uzorka [mm] | Merni opseg |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Shore A | 8,050 N | 9,81 N | Odsečeni konus, ugao konusa od 35° | 2,5 | ≥6 | 10 … 90 <20 Shore D |
| Shore A0 ili Shore E | 8,050 N | 9,81 N | Kugla, Ø 2,5 mm | 2,5 | ≥6 | <20 Shore A |
| Shore AM ili Shore M | 0,764 N | 9,81 N | Konus sa uglom od 30° | 1,25 | ≥1,25 | 10 … 90 |
| Shore B | 8,065 N | 9,81 N | Konus sa uglom od 30° | 2,5 | ≥6 | 10 … 90 |
| Shore C | 44,5 N | 49,0 N | Odsečeni konus, ugao konusa od 35°, prečnik krnjeg konusa 0,79 mm | 2,5 | ≥6 | 10 … 90 |
| Shore D | 44,5 N | 49,0 N | Konus sa uglom od 30° | 2,5 | ≥6 | 30 … 90 >90 Shore A |
| Shore D0 | 44,5 N | 49,0 N | Kugla, Ø 3/32“ | 2,5 | ≥6 | 10 … 90 |
| Shore 0 | 8,05 N | 9,81 N | Kugla, Ø 3/32“ | 2,5 | ≥6 | 10 … 90 |
Kako čitate i prikazujete tvrdoću po Shore?
Vrednost tvrdoće Shore ispitivanja sastoji se od tri glavne komponente:
- 1. Brojčana vrednost tvrdoće;
- 2. Reč Shore, da označi tvrdoću po Shore
- 3. Oznaka Shore metode koja definiše indenter i povezane parametre
Ako vreme zadržavanja odstupa od standardnog, vreme je naznačeno kao četvrta komponenta sa sufiksom.
Primer kako da predstavite i pročitate vrednost tvrdoće:
| 75 Shore A 10 | |
|---|---|
| 75 | ... Vrednost tvrdoće |
| Shore | ... Prema Shore |
| A | ... Shore metoda skraćenog konusa sa uglom konusa 35°, snagom opruge 8,065 N i kontaktnom silom 12,5 N |
| 10 | ... Vreme zadržavanja kontaktne sile izvan preporučenog trajanja, u ovom slučaju 10 sekundi |
Tvrdomer po Shore za određivanje tvrdoće po Shore prema ISO 48-4, ASTM D2240 i ISO 868
- Metoda merenja za određivanje Shore tvroće gume, elastomera i plastike u skladu sa ASTM D2240, ISO 48-4 i ISO 868 može se lako izvesti pomoću prenosivih durometara. Merenje tvrdoće po Shore ima široku primenu u svrhu kontrole kvaliteta i spada u makroskopske metode. Za laboratorijska ispitivanja preporučujemo korišćenje instrumenta u kombinaciji sa stalkom za ispitivanje. Kalibracija ovih instrumenata je opisana u ISO 21509. ISO 48-9 opisuje kalibraciju instrumenta. Glavna razlika u okviru ISO standarda u odnosu na merenje na plastici je vreme izlaganja indentera.
- U oba slučaja, ispitivanje meri dubinu utiskivanja utiskivača u materijalu. Indenter je opterećen oprugom sa definisanim karakteristikama. Što je veća tvrdoća materijala koji se ispituje, to je manja dubina utiskivanja, ali je veće opterećenje indentora. Tvrdoća po Shore je predstavljena na skali od 0 do 100 po Shore. Kontaktna sila kontaktnog stopala instrumenta na površini uzorka određuje nulti položaj. U zavisnosti od standarda, ova sila je približno 10 N za Shore A i približno 50 N za Shore D.
- Analogni i digitalni tvrdomeri/durometri po Shore
ZwickRoell nudi tvrdomere po Shore sa analognim ili digitalnim displejima i opcijama za povezivanje sa računarom. Instrumenti za ispitivanje su opremljeni linearnim kugličnim ležajevima bez zazora i rade praktično bez trenja. Brzina opruge se može precizno podesiti tokom kalibracije kako bi se održale sile navedene u standardima za svaku Shore vrednost. Na ovaj način se tačno poštuju tolerancije navedene u standardima i omogućava se visoka ponovljivost rezultata.
Automatizovana rešenja za ispitivanje tvrdoće po Šoru
Ispitivanje tvrdoće po Šoru na gumi i elastomerima prema ISO 48-4 takođe može biti automatizovano. U ovom primeru u videu, tvrdoća i gustina uzoraka se određuju za elastomere. Relativno dugotrajno određivanje ovih parametara ovde se obavlja pomoću robotskog sistema za ispitivanje roboTest N. Tamo se određuje tvrdoća po Shore A na 1, 3 ili 5 tačaka.
U stanici za merenje gustine, uzorak elastomera se meri u prvom koraku. U drugom koraku, težina se meri potapanjem uzorka u vodu. Ove dve vrednosti se zatim mogu koristiti za izračunavanje gustine.
Sistem može samostalno da obradi do 200 uzoraka bez nadzora i može se koristiti preko noći ili vikendom. Kao rezultat toga, karakteristične vrednosti su dostupne mnogo brže nego ručnim merenjem.
Često postavljana pitanja o ispitivanju tvrdoće po Shore
Tvrdoća po Shore pokazuje tvrdoću materijala merenjem njegove otpornosti na utiskivanje pomoću standardizovanog uzorka (pin). Obično se koristi za gumu, plastiku i slične materijale i specificira se na različitim skalama (npr. Shore A, Shore D), koje variraju u zavisnosti od vrste materijala. Veća vrednost tvrdoće po Shore označava tvrđi materijal, dok niža vrednost predstavlja mekši materijal.
ASTM D2240 opisuje metodu ispitivanja za određivanje tvrdoće materijala pomoću durometra. Ovaj standard pokriva dvanaest različitih tipova durometara koji se koriste za merenje tvrdoće udubljenja širokog spektra materijala, uključujući termoplastične elastomere, vulkanizovanu gumu, elastomerne materijale, ćelijske materijale, materijale slične gelu i neke plastike. Daje detaljna uputstva o tome kako da se izvrši merenje tvrdoće, koristeći različite tipove durometara za različite opsege tvrdoće i vrste materijala.
Glavna razlika između ASTM D2240 i ISO 48-4 leži u aplikacijama i metodama: ASTM D2240 pokriva širi spektar materijala, uključujući gumu, elastomere i plastiku, i koristi različite skale tvrdoće kao što su Shore A i Shore D. ISO 48-4 se, s druge strane, posebno fokusira na određivanje tvrdoće vulkanizovane ili termoplastične gume i takođe koristi metode mikroindentacije. Dok oba standarda koriste durometre za merenje tvrdoće, ISO 48-4 pruža detaljnija uputstva za specifične tipove gume i tanke uzorke.
Shore A se koristi za merenje tvrdoće mekših materijala kao što su guma i meka plastika, dok je Shore D pogodan za tvrđe materijale kao što su tvrda plastika i termoplastika. Veća vrednost na odgovarajućoj skali ukazuje na veću tvrdoću materijala.