Дюрометр по Шору - Shore durometer

Твердость по Шор представляет собой устройство для измерения твердости материала, как правило , из полимеров , эластомеров и каучуков .

Более высокие числа на шкале указывают на большее сопротивление вдавливанию и, следовательно, на более твердые материалы. Меньшие числа указывают на меньшее сопротивление и более мягкие материалы.

Этот термин также используется для описания рейтинга материала по шкале, например, для объекта, имеющего «твердомер по Шору 90».

Шкала была определена Альбертом Фердинандом Шором , который в 1920-х годах разработал подходящее устройство для измерения твердости. Он не был ни первым твердомером ни первый , чтобы называться твердомером ( ISV термореактивные и -метровый , засвидетельствовано с 19 - го века), но сегодня этим имя обычно относится к твердости по Шору ; другие устройства используют другие меры, которые возвращают соответствующие результаты, например твердость по Роквеллу .

Весы дюрометра

Существует несколько шкал твердомера, применяемых для материалов с разными свойствами. Двумя наиболее распространенными шкалами, использующими несколько разные системы измерения, являются шкалы ASTM D2240 типа A и типа D.

Шкала A предназначена для более мягких, а шкала D - для более жестких.

Тем не менее, стандарт испытаний ASTM D2240-00 требует всего 12 шкал, в зависимости от предполагаемого использования: типы A, B, C, D, DO, E, M, O, OO, OOO, OOO-S и R. • Каждая шкала дает значение от 0 до 100, причем более высокие значения указывают на более твердый материал.

Метод измерения

Дюрометр, как и многие другие тесты на твердость, измеряет глубину вмятины в материале, создаваемой заданным усилием на стандартной прижимной лапке. Эта глубина зависит от твердости материала, его вязкоупругих свойств, формы прижимной лапки и продолжительности испытания. Твердометры ASTM D2240 позволяют измерять исходную твердость или твердость при вдавливании через заданный период времени. Базовое испытание требует приложения силы последовательно, без ударов, и измерения твердости (глубины вдавливания). Если требуется временная твердость, прикладывают силу в течение необходимого времени, а затем считывают. Исследуемый материал должен иметь толщину не менее 6 мм (0,25 дюйма). Теоретические основы теста рассматриваются, например, в

Испытательная установка для типа A и D

Дюрометр	Вступая лапка	Применяемая масса (кг)	Результирующая сила (Н)
Наберите "А	Пруток из закаленной стали диаметром 1,1 мм - 1,4 мм, с усеченным конусом 35 °, диаметром 0,79 мм	0,822	8,064
Тип D	Пруток из закаленной стали диаметром 1,1 мм - 1,4 мм, с конусом 30 °, радиусом наконечника 0,1 мм	4,550	44,64

Стандарт ASTM D2240 распознает двенадцать различных шкал твердомера, использующих комбинации определенных усилий пружины и конфигураций индентора. Эти весы правильно называют типами твердомеров; т. е. тип твердомера специально разработан для определения конкретной шкалы, и шкала не существует отдельно от твердомера. В таблице ниже приведены подробные сведения по каждому из этих типов, за исключением типа R.

Тип дюрометра	Конфигурация	Диаметр	Расширение	Спринг сила
А	35 ° усеченный конус ( усеченный )	1,40 мм (0,055 дюйма)	2,54 мм (0,100 дюйма)	8.05 Н (821 гс)
B	Конус 30 °	1,40 мм (0,055 дюйма)	2,54 мм (0,100 дюйма)	8.05 Н (821 гс)
C	Усеченный конус 35 ° (усеченный конус)	1,40 мм (0,055 дюйма)	2,54 мм (0,100 дюйма)	44,45 Н (4,533 гс)
D	Конус 30 °	1,40 мм (0,055 дюйма)	2,54 мм (0,100 дюйма)	44,45 Н (4,533 гс)
E	Сферический радиус 2,5 мм (0,098 дюйма)	4,50 мм (0,177 дюйма)	2,54 мм (0,100 дюйма)	8.05 Н (821 гс)
M	Конус 30 °	0,79 мм (0,031 дюйма)	1,25 мм (0,049 дюйма)	0,765 Н (78,0 гс)
0	Сферический радиус 1,20 мм (0,047 дюйма)	2,40 мм (0,094 дюйма)	2,54 мм (0,100 дюйма)	8.05 Н (821 гс)
00	Сферический радиус 1,20 мм (0,047 дюйма)	2,40 мм (0,094 дюйма)	2,54 мм (0,100 дюйма)	1,111 Н (113,3 гс)
D0	Сферический радиус 1,20 мм (0,047 дюйма)	2,40 мм (0,094 дюйма)	2,54 мм (0,100 дюйма)	44,45 Н (4,533 гс)
000	Сферический радиус 6,35 мм (0,250 дюйма)	10,7–11,6 мм (0,42–0,46 дюйма)	2,54 мм (0,100 дюйма)	1,111 Н (113,3 гс)
000-S	Диск с радиусом 10,7 мм (0,42 дюйма)	11.9 миллиметров (0.47 дюйма)	5,0 мм (0,20 дюйма)	1,932 Н (197,0 гс)

Примечание: Тип R - это обозначение, а не настоящий «тип». Обозначение R указывает диаметр прижимной лапки (отсюда R для радиуса; очевидно, что D нельзя было использовать) диаметром 18 ± 0,5 мм (0,71 ± 0,02 дюйма), в то время как силы пружины и конфигурации индентора остаются неизменными. Обозначение R применимо к любому типу D2240, за исключением типа M; обозначение R выражается как Type xR, где x - это тип D2240, например, aR, dR и т.д .; Обозначение R также требует использования действующего стенда.

Некоторые условия и процедуры, которые должны быть соблюдены в соответствии со стандартом DIN ISO 7619-1:

• При измерении по Шору А ступня вдавливает материал, а при измерении по Шору D ступня проникает в поверхность материала.
• Материал для испытаний должен находиться в помещении для хранения в лаборатории с климатическими условиями не менее чем за час до испытания.
• Время измерения 15 с.
• Сила составляет 1 кг +0,1 кг для Shore A и 5 кг +0,5 кг для Shore D.
• Необходимо провести пять измерений.
• Калибровка дюрометра производится один раз в неделю с эластомерными блоками разной твердости.

Окончательное значение твердости зависит от глубины индентора после того, как он нанесен на материал в течение 15 секунд. Если индентор проникает в материал на 2,54 мм (0,100 дюйма) или более, твердомер для этой шкалы равен 0. Если он вообще не проникает, то твердость по шкале равна 100. По этой причине существует несколько шкал. Но если твердость <10 ° Sh или> 90 ° Sh, результатам нельзя доверять. Измерение необходимо повторить со шкалой соседнего типа.

Дюрометр - это безразмерная величина, и не существует простой взаимосвязи между твердометром материала в одной шкале и его твердостью в любой другой шкале или любым другим тестом на твердость.

Береговые дюрометры обычных материалов

Материал	Дюрометр	Шкала
Велосипедное гелевое сиденье	15–30	OO
Жевательная резинка	20	OO
Сорботан	30–70	OO
Резинка	25	А
Уплотнение двери	55	А
Протектор автомобильных шин	70	А
Мягкие колеса роликовых коньков и скейтборда	78	А
Гидравлическое уплотнительное кольцо	70–90	А
Пневматическое уплотнительное кольцо	65–75	А
Жесткие колеса роликовых коньков и скейтборда	98	А
Эбонитовый каучук	100	А
Твердые грузовые шины	50	D
Каска (обычно HDPE )	75	D
Литой уретановый пластик	80	D

Твердость и модуль упругости ASTM D2240

Используя линейно-упругую твердость при вдавливании, Гент, Микс и Алан Джеффри Джакомин установили связь между твердостью ASTM D2240 и модулем Юнга для эластомеров . Отношение Гента имеет вид

где - модуль Юнга в МПа, а - твердость типа A. ASTM D2240. ${\ displaystyle E}$${\ displaystyle S}$

Это соотношение дает значение at, но отличается от экспериментальных данных для . Микс и Джакомен выводят сопоставимые уравнения для всех 12 шкал, которые стандартизированы ASTM D2240. ${\ Displaystyle E = \ infty}$${\ displaystyle S = 100}$${\ displaystyle S <40}$

Еще одно соотношение, которое немного лучше соответствует экспериментальным данным:

где - функция ошибок , выраженная в Па. ${\ displaystyle \ operatorname {erf}}$${\ displaystyle E}$

Оценка первого порядка связи между твердостью ASTM D2240 типа D (для конического индентора с углом полуконуса 15 °) и модулем упругости испытываемого материала:

$${\ displaystyle S _ {\ text {D}} = 100 - {\ frac {20 (-78.188 + {\ sqrt {6113.36 + 781.88E}})} {E}},}$$

где - твердость по стандарту ASTM D2240 типа D, выраженная в МПа. ${\ displaystyle S _ {\ text {D}}}$${\ displaystyle E}$

Другая линейная зависимость нео-Гука между значением твердости ASTM D2240 и модулем упругости материала имеет вид

$${\ displaystyle \ log _ {10} E = 0,0235S-0,6403, \ quad S = {\ begin {cases} S _ {\ text {A}} & {\ text {for}} ~ 20 <S_ {A} < 80, \\ S _ {\ text {D}} + 50 & {\ text {for}} ~ 30 <S_ {D} <85, \ end {case}}}$$

где твердость ASTM D2240 типа A, твердость ASTM D2240 типа D и модуль Юнга в МПа. ${\ displaystyle S _ {\ text {A}}}$${\ displaystyle S _ {\ text {D}}}$${\ displaystyle E}$

Патенты

• Патент США 1770045 , AF Shore, «

Прибор для измерения твердости материалов», выдан 08.07.1930.  

Патент США 2421449 , JG Zuber, "Прибор для измерения твердости", выдан 1947-06-03.  

Смотрите также

• Испытание на твердость по Бринеллю
• Блум (тест)
• Тест твердости по Кнупу
• Тест на твердость отскока по Leeb
• Испытание на твердость по Роквеллу
• Тест твердости по Виккерсу

Рекомендации

внешние ссылки

• Сравнительная таблица
• Что такое дюрометр
• Справочное руководство
• Растеряев Ю.К., Агальцов Г.Н. Связь между твёрдостью и модулем упругости резин (Связь между твердостью и модулем упругости резины)