El durómetro Shore es un dispositivo para medir la dureza de un material, típicamente de polímeros , elastómeros y cauchos . [1]
Los números más altos en la escala indican una mayor resistencia a la indentación y, por lo tanto, a los materiales más duros. Los números más bajos indican menos resistencia y materiales más blandos.
El término también se usa para describir la calificación de un material en la escala, como en un objeto que tiene un "'durómetro Shore' de 90".
La escala fue definida por Albert Ferdinand Shore , quien desarrolló un dispositivo adecuado para medir la dureza en la década de 1920. No fue ni el primero ni el medidor de dureza primero en ser llamado un durómetro ( ISV Duro- y -meter ; atestiguada desde el siglo 19), pero hoy ese nombre por lo general se refiere a la dureza Shore ; otros dispositivos utilizan otras medidas, que devuelven los resultados correspondientes, como para la dureza Rockwell .
Escalas de durómetro
Existen varias escalas de durómetro, que se utilizan para materiales con diferentes propiedades. Las dos escalas más comunes, que utilizan sistemas de medición ligeramente diferentes, son las escalas ASTM D2240 tipo A y tipo D.
La escala A es para las más suaves, mientras que la escala D es para las más difíciles.
Sin embargo, la norma de prueba ASTM D2240-00 exige un total de 12 escalas, según el uso previsto: tipos A, B, C, D, DO, E, M, O, OO, OOO, OOO-S y R Cada escala da como resultado un valor entre 0 y 100, donde los valores más altos indican un material más duro. [2]
Método de medición
El durómetro, como muchas otras pruebas de dureza, mide la profundidad de una hendidura en el material creada por una fuerza determinada en un prensatelas estandarizado. Esta profundidad depende de la dureza del material, sus propiedades viscoelásticas , la forma del prensatelas y la duración de la prueba. Los durómetros ASTM D2240 permiten medir la dureza inicial o la dureza de la indentación después de un período de tiempo determinado. La prueba básica requiere aplicar la fuerza de manera consistente, sin golpes, y medir la dureza (profundidad de la hendidura). Si se desea una dureza cronometrada, se aplica fuerza durante el tiempo requerido y luego se lee. El material bajo prueba debe tener un espesor mínimo de 6 mm (0,25 pulgadas). [3] Los antecedentes teóricos de la prueba se consideran, por ejemplo, en [4].
Durómetro | Pie sangrante | Masa aplicada (kg) | Fuerza resultante (N) |
---|---|---|---|
Escribe un | Varilla de acero templado de 1,1 mm - 1,4 mm de diámetro, con un cono truncado de 35 °, 0,79 mm de diámetro | 0,822 | 8.064 |
Tipo D | Varilla de acero endurecido de 1,1 mm a 1,4 mm de diámetro, con punta cónica de 30 °, punta de radio de 0,1 mm | 4.550 | 44,64 |
La norma ASTM D2240 reconoce doce escalas de durómetro diferentes utilizando combinaciones de fuerzas de resorte específicas y configuraciones de penetración. Estas escalas se denominan correctamente tipos de durómetro; es decir, un tipo de durómetro está diseñado específicamente para determinar una escala específica, y la escala no existe por separado del durómetro. La siguiente tabla proporciona detalles para cada uno de estos tipos, con la excepción del Tipo R. [5]
Tipo de durómetro | Configuración | Diámetro | Extensión | Fuerza de resorte [6] |
---|---|---|---|---|
A | 35 ° tronco de cono ( truncado ) | 1,40 mm (0,055 pulgadas) | 2,54 mm (0,100 pulgadas) | 8,05 N (821 gf) |
B | Cono de 30 ° | 1,40 mm (0,055 pulgadas) | 2,54 mm (0,100 pulgadas) | 8,05 N (821 gf) |
C | Cono truncado de 35 ° (truncado) | 1,40 mm (0,055 pulgadas) | 2,54 mm (0,100 pulgadas) | 44,45 N (4533 gf) |
D | Cono de 30 ° | 1,40 mm (0,055 pulgadas) | 2,54 mm (0,100 pulgadas) | 44,45 N (4533 gf) |
mi | Radio esférico de 2,5 mm (0,098 pulg.) | 4,50 mm (0,177 pulgadas) | 2,54 mm (0,100 pulgadas) | 8,05 N (821 gf) |
METRO | Cono de 30 ° | 0,79 mm (0,031 pulgadas) | 1,25 mm (0,049 pulgadas) | 0,765 N (78,0 gf) |
0 | Radio esférico de 1,20 mm (0,047 pulg.) | 2,40 mm (0,094 pulgadas) | 2,54 mm (0,100 pulgadas) | 8,05 N (821 gf) |
00 | Radio esférico de 1,20 mm (0,047 pulg.) | 2,40 mm (0,094 pulgadas) | 2,54 mm (0,100 pulgadas) | 1,111 N (113,3 gf) |
D0 | Radio esférico de 1,20 mm (0,047 pulg.) | 2,40 mm (0,094 pulgadas) | 2,54 mm (0,100 pulgadas) | 44,45 N (4533 gf) |
000 | Radio esférico de 6,35 mm (0,250 pulgadas) | 10,7-11,6 mm (0,42-0,46 pulgadas) | 2,54 mm (0,100 pulgadas) | 1,111 N (113,3 gf) |
000-S | Disco de radio de 10,7 mm (0,42 pulg.) | 11,9 mm (0,47 pulgadas) | 5,0 mm (0,20 pulgadas) | 1,932 N (197,0 gf) |
Nota: El tipo R es una designación, más que un verdadero "tipo". La designación R especifica un diámetro del prensatelas (de ahí la R, para el radio; obviamente, D no se pudo usar) de 18 ± 0.5 mm (0.71 ± 0.02 in) de diámetro, mientras que las fuerzas del resorte y las configuraciones del penetrador permanecen sin cambios. La designación R es aplicable a cualquier tipo D2240, con la excepción del tipo M; la designación R se expresa como Tipo xR, donde x es el tipo D2240, por ejemplo, aR, dR, etc .; la designación R también exige el empleo de un puesto de operaciones. [5]
Algunas condiciones y procedimientos que deben cumplirse, según la norma DIN ISO 7619-1 son:
- Para medir Shore A, el pie sangra el material mientras que para Shore D el pie penetra en la superficie del material.
- El material para la prueba debe estar almacenado en el clima de laboratorio al menos una hora antes de la prueba.
- El tiempo de medición es de 15 s.
- La fuerza es 1 kg +0,1 kg para Shore A y 5 kg +0,5 kg para Shore D.
- Deben tomarse cinco medidas.
- La calibración del durómetro es una por semana con bloques de elastómero de diferente dureza.
El valor final de la dureza depende de la profundidad del penetrador después de haber sido aplicado durante 15 segundos sobre el material. Si el penetrador penetra 2,54 mm (0,100 pulgadas) o más en el material, el durómetro es 0 para esa escala. Si no penetra en absoluto, entonces el durómetro es 100 para esa escala. Es por esta razón que existen múltiples escalas. Pero si la dureza es <10 ° Sh o> 90 ° Sh, los resultados no son confiables. La medición debe rehacerse con el tipo de escala adyacente.
El durómetro es una cantidad adimensional y no existe una relación simple entre el durómetro de un material en una escala y su durómetro en cualquier otra escala, o por cualquier otra prueba de dureza. [1]
Material | Durómetro | Escala |
---|---|---|
Asiento de gel para bicicleta | 15-30 | OO |
Chicle | 20 | OO |
Sorbothane | 30–70 | OO |
Banda elástica | 25 | A |
Junta de la puerta | 55 | A |
Banda de rodadura de neumáticos para automóviles | 70 | A |
Ruedas blandas de patines y patineta | 78 | A |
Junta tórica hidráulica | 70–90 | A |
Junta tórica neumática | 65–75 | A |
Ruedas duras de patines y patinetas | 98 | A |
Caucho de ebonita | 100 | A |
Neumáticos sólidos para camiones | 50 | D |
Casco (normalmente HDPE ) | 75 | D |
Plástico de uretano fundido | 80 | D |
Dureza y módulo elástico ASTM D2240
Utilizando la dureza de indentación elástica lineal, Gent [7] y Mix y Alan Jeffrey Giacomin han derivado una relación entre la dureza ASTM D2240 y el módulo de Young para elastómeros . [8] La relación de Gent tiene la forma
Esta relación da un valor de a pero se aparta de los datos experimentales para . Mix y Giacomin derivan ecuaciones comparables para las 12 escalas que están estandarizadas por ASTM D2240. [8]
Otra relación que se ajusta un poco mejor a los datos experimentales es [9]
Una estimación de primer orden de la relación entre la dureza ASTM D2240 tipo D (para un penetrador cónico con un ángulo de semicono de 15 °) y el módulo elástico del material que se está probando es [10]
Otra relación lineal neo-hookeana entre el valor de dureza ASTM D2240 y el módulo elástico del material tiene la forma [10]
Patentes
- Patente de EE.UU. 1770045 , AF Shore, "Aparato para medir la dureza de materiales", emitida 1930-07-08
- Patente de EE.UU. 2421449 , JG Zuber, "Instrumento de medición de dureza", expedida el 3 de junio de 1947
Ver también
- Ensayo de dureza Brinell
- Bloom (prueba)
- Prueba de dureza Knoop
- Prueba de dureza de rebote de Leeb
- Prueba de dureza Rockwell
- Prueba de dureza Vickers
Referencias
- ^ a b "Ensayo de dureza Shore (durómetro) de plásticos" . Consultado el 22 de julio de 2006 .
- ^ "Dureza del material" . CALCE y la Universidad de Maryland . 2001. Archivado desde el original el 7 de julio de 2007 . Consultado el 22 de julio de 2006 .
- ^ a b "Dureza del caucho" . Laboratorio Nacional de Física, Reino Unido . 2006 . Consultado el 22 de julio de 2006 .
- ^ Willert, Emanuel (2020). Stoßprobleme en Physik, Technik und Medizin: Grundlagen und Anwendungen (en alemán). DOI: 10.1007 / 978-3-662-60296-6: Springer Vieweg.Mantenimiento de CS1: ubicación ( enlace )
- ^ a b "¡DuroMatters! Información básica sobre pruebas de durómetro" (PDF) . CCSi, Inc . Consultado el 29 de mayo de 2011 .
- ^ "Método de prueba estándar para la propiedad del caucho: dureza del durómetro1" . ASTM International . Noviembre de 2017. p. 5. doi : 10.1520 / D2240-15E01 .
- ↑ AN Gent (1958), Sobre la relación entre la dureza de la indentación y el módulo de Young, Institución de la industria del caucho - Transacciones, 34, págs. 46–57. doi : 10.5254 / 1.3542351
- ^ a b A. W. Mix y AJ Giacomin (2011), Durometría de polímeros estandarizados, Revista de pruebas y evaluación , 39 (4), págs. 1-10. doi : 10.1520 / JTE103205
- ^ British Standard 903 (1950, 1957), Métodos de prueba de caucho vulcanizado Parte 19 (1950) y Parte A7 (1957).
- ^ a b Qi, HJ, Joyce, K., Boyce, MC (2003), Dureza del durómetro y comportamiento tensión-deformación de los materiales elastoméricos, Química y tecnología del caucho , 76 (2), págs. 419–435. doi : 10.5254 / 1.3547752
enlaces externos
- Gráfica comparativa
- Que es el durómetro
- Guia de referencia
- Растеряев Ю.К., Агальцов Г.Н. Связь между твёрдостью и модулем упругости резин (Conexión entre la dureza y el módulo de las encías)