Tvrdost Shore (metoda vtisku)

Aktuální verze stránky ještě nebyla zkontrolována zkušenými přispěvateli a může se výrazně lišit od verze recenzované 28. února 2016; kontroly vyžadují 10 úprav .

Tvrdost Shore  je jednou z metod měření tvrdosti materiálů . Obvykle se používá k měření tvrdosti materiálů s nízkým modulem. Obvykle - polymery : plasty , elastomery , pryže a jejich vulkanizační produkty .

Metodu a měřítko navrhl Albert F. Shore ve 20. letech 20. století . Vyvinul také odpovídající měřicí zařízení, nazývané tvrdoměr [1] [2] .

Regulováno mezinárodní normou ISO 868 a řadou dalších národních norem .

Tvrdost Shore se označuje jako číselná hodnota stupnice, ke které je přiřazeno písmeno označující typ stupnice s výslovným označením názvu metody nebo zařízení měření tvrdosti. Například:

Durometry a metody jsou označovány jako Durometry a Shoreovy metody typu A, B atd.

Tato metoda umožňuje měřit hloubku počátečního odsazení, hloubku odsazení po zadaných časových obdobích nebo obojí.

Metoda je empirický test. Neexistuje jednoduchý vztah mezi tvrdostí stanovenou touto metodou a jakoukoli základní vlastností zkoušeného materiálu.

Metoda se vyznačuje poměrně velkým rozptylem výsledků měření, ale je vhodná pro svou jednoduchost (včetně konstrukce měřicího zařízení) a účinnost měření, která umožňuje jejich provádění, a to i na hotových výrobcích velkých rozměrů. části a zakřivené plochy dostatečně velkých poloměrů. Díky tomu se rozšířil v průmyslové praxi.

Princip

Měří se hloubka vtlačení do materiálu určitého indentoru působením síly za stanovených podmínek.

Tvrdost vtlačení je nepřímo úměrná hloubce vtisku a závisí na modulu pružnosti a viskoelastických vlastnostech materiálu. Získané výsledky jsou ovlivněny tvarem indentoru a silou na něj působící, proto nemůže existovat přímá úměra mezi výsledky získanými při testování s různými typy tvrdoměrů nebo jiných tvrdoměrů.

Váhy tvrdoměru

Pro měření tvrdoměrem Shore se používá několik stupnic pro materiály s různými vlastnostmi. Dvě nejběžnější stupnice jsou typ A a typ D. Typ A je pro měkčí materiály, zatímco D je pro tvrdší materiály. Kromě toho standard ASTM D2240 poskytuje celkem 12 měřících měřítek používaných v závislosti na cíli; existují typy A, B, C, D, DO, E, M, O, OO, OOO, OOO-S a R. Všechny stupnice jsou rozděleny od 0 do 100 konvenčních jednotek, přičemž vysoké hodnoty ​​​odpovídají tvrdším materiálů.

Korelace mezi některými stupnicemi tvrdoměrů Shore
A 5 deset patnáct dvacet 25 třicet 35 40 45 padesáti 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100
B 6 12 17 22 27 32 37 42 47 51 56 62 66 71 76 81 85
C 9 12 čtrnáct 17 dvacet 24 28 32 37 42 47 52 59 70 77
D 6 7 osm deset 12 čtrnáct 16 19 22 25 29 33 39 46 58
Ó osm čtrnáct 21 28 35 42 48 53 57 61 65 69 72 75 79 84
OO 45 55 62 70 76 80 83 86 88 90 91 93 94 95 97 98

Zařízení zařízení

Shore tvrdoměry typu A a D obsahují následující části:

Volitelně jsou tvrdoměry dodávány se speciálním zařízením nebo prvky pro upevnění zátěže centrované podél osy indentoru, což umožňuje vytvořit určitou upínací sílu. Tato síla může být upravena regulační a technickou dokumentací pro konkrétní materiály.

Charakteristika tvrdoměrů typu A a D (ISO 868)
Typ měřítka indentor Síla na indentor přítlak [3]
H Mezní odchylka gs Mezní odchylka
A Kalená ocelová tyč o průměru 1,25 mm, zakončená komolým kuželem s úhlem nahoře 35° a horním průměrem 0,79 mm 0,550 + 0,075 N A ±0,078 56 + 7,66 N A ±8 1 kg (12,5 N)
D Kalená ocelová tyč o průměru 1,25 mm, zakončená kuželem s úhlem nahoře 30°, poloměr hrotu 0,10 mm 0,445 N D ±0,441 45,36 N D ±45 5 kg (50,0 N)
Charakteristika ostatních typů tvrdoměrů
Typ měřítka indentor Maximální síla na indentor přítlak [3]
H gs
B Kalená ocelová tyč o průměru 1,25 mm, zakončená kuželem s úhlem nahoře 30°, poloměr hrotu 0,10 mm 8,061 822 1 kg
C Kalená ocelová tyč o průměru 1,25 mm, zakončená komolým kuželem s úhlem nahoře 35° a horním průměrem 0,79 mm 44,62 4550 5 kg
AO, L [4] Kulička z kalené oceli o průměru 5 mm 8,064 822 12,5 N
DĚLAT Kulička z kalené oceli o průměru 2,38 mm 44,62 4550 5 kg
Ó Kulička z kalené oceli o průměru 2,38 mm 8,064 822 1 kg
OO Kulička z kalené oceli o průměru 2,38 mm 1.108 113 400 g
OOO Kulička z kalené oceli o průměru 12,7 mm 1.108 113 400 g

Testování

Při zkoušení materiálů, jejichž tvrdost nezávisí na relativní vlhkosti, se tvrdoměr a zkušební tělesa kondicionují alespoň 1 hodinu v jedné ze standardních atmosfér v souladu s GOST 12423-2013 „Plasty. Podmínky pro úpravu a testování vzorků (vzorků) “(ISO 291) [5] , chránit je před vystavením přímému slunečnímu záření. Při zkoušení materiálů, jejichž tvrdost závisí na relativní vlhkosti, by měla být zkušební tělesa kondicionována podle stejných norem nebo podle příslušné normativní a technické dokumentace pro zkoušený materiál.

Zkouška se provádí za stejných podmínek.

Zkušební vzorek musí mít tloušťku alespoň 6 mm. Aby se dosáhlo požadované tloušťky, může se zkušební vzorek skládat z několika tenkých vrstev, ale výsledky zkoušek získané s takovými vzorky nemusí být v souladu s výsledky zkoušek na pevných vzorcích, protože povrchy takových vrstev někdy nejsou zcela v kontaktu s navzájem.

Rozměry vzorků musí umožňovat zkoušení alespoň 12 mm od jakékoli hrany, pokud není předem známo, že identických výsledků bude dosaženo při kratších vzdálenostech od hrany. Povrch vzorku v místě kontaktu s nosnou plochou v oblasti o poloměru nejméně 6 mm od hrotu indentoru musí být velmi rovný. Na zakřivených, nerovných nebo drsných površích nelze dosáhnout uspokojivých měření tvrdosti pomocí tvrdoměru.

Zkoušený vzorek se umístí na tvrdý, rovný, vodorovný povrch. Tvrdoměr se montuje ve svislé poloze tak, aby hrot indentoru byl nejméně 12 mm od libovolného okraje vzorku. Co nejrychleji, bez otřesů, se nosná plocha tvrdoměru přitlačí ke vzorku, přičemž se udržuje rovnoběžně s povrchem testovaného vzorku. Na nosnou plochu je vyvíjen dostatečný tlak pomocí speciálního přípravku nebo závaží, aby byl zajištěn spolehlivý kontakt se vzorkem.

Zatížení tvrdoměru je povoleno ručně.

Odečty indikačního zařízení se odečítají po 15 +1 s. Pokud je nutné provést okamžité měření, odečte se do 1 s po přitlačení referenční plochy ke vzorku. V tomto případě zaznamenejte maximální hodnotu, kterou bude ukazovat indikátor tvrdosti.

Lepší reprodukovatelnosti lze dosáhnout použitím podstavce tvrdoměru nebo závaží vystředěného na osu indentoru nebo obojího k přitlačení nosné plochy ke vzorku. Pro tvrdoměr typu A se doporučuje hmotnost 1 kg a pro tvrdoměr typu D 5 kg. Časový interval, po kterém se odečítají, lze u jednotlivých materiálů nastavit vlastní regulační a technickou dokumentací.

Provede se pět měření tvrdosti na různých místech povrchu vzorku, ale ve vzdálenosti nejméně 6 mm od místa předchozího měření, a určí se průměrná hodnota. Doporučuje se, aby při dosažení hodnot nad 90 s tvrdoměrem typu A byly testy provedeny s tvrdoměrem typu D, a když byly získány hodnoty nižší než 20 s tvrdoměrem typu D, měly by být provedeny s tvrdoměr typu A.

Připravte zkušební protokol, který obsahuje:

Hodnoty lze zaznamenat v následujícím tvaru, tvrdost Shore: A / 15:45, kde A je typ tvrdoměru, 15 je čas v sekundách od okamžiku, kdy se nosná plocha dostane do těsného kontaktu se vzorkem, do okamžiku, kdy je odečet převzato, 45 je čtení. Podobně tvrdost D/1:60 Shore znamená hodnotu 60 naměřenou tvrdoměrem typu D během 1 s nebo od maximální hodnoty.

Shore tvrdost některých materiálů

materiál, výrobek Tvrdost, jednotky Shora [6] Typ měřítka
Gelová sedačka na kolo 15-30 OO
Žvýkačka dvacet OO
Materiál tlumící vibrace Sorbotan 40 OO
Materiál tlumící vibrace Sorbotan 0 A
Silikonový tmel 10-25 A
Měkká umělecká guma dvacet A
Gumové kroužky pro domácnost [7] 25-30 A
Kamera na kolo třicet A
Bandáž Martens (guma) [8] 30-35 A
běžná guma 50-55 A
těsnění dveří 55 A
lišty stěračů 55-60 A
Pneumatika 60-70 A
Polyuretanové pouzdro Bush 65 ALE
Měkká kolečka na skateboard 75 A
Hydraulický těsnící kroužek 70-90 A
Gumová zátka do vany 80-85 A
Válec papíru do psacího stroje 85-90 A
Pevné pneumatiky pro vysokozdvižné vozíky 90-95 A
Bikonitové těsnění 90-98 ALE
Tvrdá kolečka na skateboard 98 A
Ebonit 100 A
Lisovaný plastový váleček [9] padesáti D
Průmyslová ochranná přilba plastová 75 D

Durometry a Askerovy stupnice

Název pochází od značky „Asker“ japonského výrobce Kobunshi Keiki Co. [10] , která vyrábí řadu modelů nástrojů původní značkové modifikace a majících odpovídající originální měřítka. Metoda měření tvrdosti pomocí tvrdoměrů Asker je založena na stejných principech a je to vlastně metoda Shore . Měřicí zařízení používané v této metodě se také nazývá "durometr". Používá se hlavně pro stejné materiály jako metoda Shor popsaná v tomto článku, pouze převážně měkké a elastické . Část proprietárních vah Asker je standardizována národními standardy Japonska . Od klasické metody se liší některými parametry měřícího zařízení, indentory a obchodními názvy typů vah (modelů nástrojů).

Charakteristika některých modelů tvrdoměrů Asker
Typ měřítka indentor Síla na indentor
gs při 0 jednotkách váhy gf při 100 jednotkách váhy
JA Kalená ocelová tyč o průměru 1,25 mm, zakončená komolým kuželem s úhlem nahoře 35° a horním průměrem 0,79 mm 55 855
JC Kalená ocelová tyč o průměru 1,25 mm, zakončená komolým kuželem s úhlem nahoře 35° a horním průměrem 0,79 mm 100 4500
Asker C Polokoule z kalené oceli o průměru 5,08 mm 55 855
Asker C2 Polokoule z kalené oceli o průměru 5,08 mm 55 455
Asker CS Válec z tvrzené oceli [11] o průměru 10 mm 100 4500
Asker FP Válec z kalené oceli [11] o průměru 15 mm 100 200
Asker F Válec z kalené oceli [11] o průměru 25,2 mm 55 455

Tvrdost tvrdoměru Asker se udává stejně jako tvrdost tvrdoměru Shore, jen místo „Shore“ je uvedeno „Asker“ např. „Tvrdost Asker 80C“.

Je třeba mít na paměti, že řada názvů typů stupnic se shoduje se standardizovanými, ale významy těchto stupnic a použitých indentorů se ne vždy shodují . Například model Asker A je shodný se standardním modelem Shore A, zatímco model Asker C je pouze názvem typu měřítka. V případě testování tvrdoměrem Asker, jehož model plně odpovídá určitému modelu tvrdoměru Shore, se pro rozlišení při záznamu výsledků testu doporučuje dát přednost záznamu „30 jednotek. Shore A“ místo „30 jednotek. Asker A".

Galerie

Viz také

Poznámky

  1. ↑ Patent US1770045
  2. ↑ Je třeba jej odlišit od " skleroskopu " -- zařízení pro měření tvrdosti metodou odrazu .
  3. ↑ 1 2 Přítlačná síla dosedací plochy tvrdoměru na zkušební těleso. Normy poskytují pro tento parametr různé měrné jednotky, takže nejsou uvedeny v záhlaví, ale v odpovídajících řádcích tabulky. Mezi různými normami jsou drobné rozdíly – uvedené v závorkách.
  4. ↑ Standard PV 3931
  5. ↑ Standardní atmosféra "23/50": teplota 23 ± 2 °C, relativní vlhkost 50 %, tlak 86-106 kPa.
  6. ↑ Rozpětí hodnot ±5 jednotek.
  7. ↑ Gumové kroužky, které se používají k vázání svazků bankovek, malých sáčků, připevnění receptů k lahvičkám s léky atd.
  8. ↑ ÚT 38.106.209-90
  9. ↑ Například kolo zavazadlového vozíku, příruční zavazadlo (kufr).
  10. ↑ Oficiální stránky Kobunshi Keiki Co.  (anglicky) . Získáno 8. července 2010. Archivováno z originálu dne 22. dubna 2012.
  11. ↑ 1 2 3 Zkušební vzorek je ovlivňován (stlačován) čelní plochou plného válce.

Literatura