Твёрдость по шору обозначение

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

ПЛАСТМАССЫ И ЭБОНИТ

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТВЕРДОСТИ ПРИ ВДАВЛИВАНИИ
С ПОМОЩЬЮ ДЮРОМЕТРА

ГОСТ 24621-91
(ИСО 868-85)

КОМИТЕТ СТАНДАРТИЗАЦИИ И МЕТРОЛОГИИ СССР

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

ПЛАСТМАССЫ И ЭБОНИТ

Определение твердости при вдавливании
с помощью дюрометра (твердость по Шору)

Plastics and ebonite.
Determination of indentation hardness by means
of a duromater (Shore hardness)

1.1. Настоящий стандарт устанавливает метод определения твердости пластмасс и эбонита вдавливанием с помощью дюрометров двух типов: дюрометра типа А, применяемого для испытания более мягких пластмасс, и дюрометра типа А, применяемого для испытания более твердых пластмасс (см. примечание к п. 8.2). Метод позволяет измерять глубину начального вдавливания, глубину вдавливания после заданных периодов времени или и то и другое вместе.

Примечание. О дюрометрах и методах, описанных в настоящем стандарте, говорят как о дюрометрах и методах Шора типов А и D .

Стандарт не распространяется на ячеистые пластмассы.

1.2. Метод является эмпирическим испытанием, предназначенным прежде всего для контроля данного показателя. Не существует простой зависимости между твердостью, определяемой с помощью описываемого метода, и каким-либо фундаментальным свойством испытуемого материала. При испытании более мягких материалов спецификацию рекомендуется проводить по ГОСТ 20403.

1.3. Дополнительные требования, отражающие потребности народного хозяйства, выделены курсивом.

ГОСТ 12423 «Пластмассы. Условия для кондиционирования и испытания образцов (проб)».

ГОСТ 263-75 «Резина. Метод определения твердости по Шору А».

Измеряют глубину вдавливания в материал определенного индентора под действием силы в заданных условиях.

Твердость при вдавливании обратно пропорциональна глубине вдавливания и зависит от модуля упругости и вязкоэластичных свойств материала. На получаемые результаты влияет форма индентора и прилагаемая к нему сила, поэтому между результатами, получаемыми при испытаниях с дюрометрами разных типов или другими приборами для измерения твердости, не может быть прямой зависимости.

Дюрометры Шора типов А и D . В конструкции дюрометров входят следующие части:

4.1. Опорная поверхность с отверстием диаметром от 2,5 до 3,5 мм, центр которого находится на расстоянии не менее 6 мм от любого края опоры.

4.2. Индентор в виде закаленного стального стержня диаметром 1,10 — 1,40 мм, форма и размеры которого для дюрометров типа А показаны на черт. 1 , а для дюрометров типа D — на черт. 2 .

4.3. Индикаторное устройство, показывающее степень выдвижения кончика индентора за пределы опорной поверхности. Степень выдвижения может быть измерена непосредственно в условных единицах в диапазоне от 0, для полного выдвижения кончика индентора, равного 2,50 + 0,04 мм, до 100 при отсутствии какого-либо выдвижения вообще, что происходит, например, в том случае, когда опорную поверхность индентора плотно прижимают к стеклянной пластинке.

Примечание. Устройство может иметь приспособление, показывающее первоначальную глубину вдавливания индентора в момент приложения нагрузки, чтобы обеспечить максимальное показание при использовании непрерывной записи (если требуется) (см. п. 8.1).

4.4. Калиброванная пружина для приложения к индентору силы, рассчитанной согласно одной из приведенных ниже формул:

где F — прилагаемая сила, мН;

Н _А — твердость, определенная по дюрометру типа А;

где F — прилагаемая сила, мН;

h _D — твердость, определенная по дюрометру типа D (см. приложение).

5.1. Толщина образца для испытания должна быть не менее 6 мм. Для достижения необходимой толщины образец для испытаний может состоять из нескольких тонких слоев, но результаты испытаний, полученные с такими образцами, могут не согласовываться с результатами испытаний цельных образцов, так как поверхности таких слоев иногда не полностью соприкасаются друг с другом.

5.2. Размеры образцов должны позволять проводить испытание на расстоянии не менее 12 мм от любого края, если только заранее не будет известно, что при испытаниях на меньшем расстоянии от края достигаются идентичные результаты. Поверхность образца в месте контакта с опорной поверхностью на площади радиусом не менее 6 мм от кончика индентора должна быть очень ровной. На кривых, неровных или шероховатых поверхностях нельзя получить удовлетворительные результаты измерения твердости с помощью дюрометра.

Число образцов и их толщину указывают в нормативно-технической документации на материал. Образцы должны иметь ровную поверхность без раковин, вздутий, трещин и вмятин.

Пружину дюрометра (п. 4.4) калибруют, установив дюрометр в вертикальном положении и опустив кончик индентора (п. 4.2) на небольшую опору в центре одной из чашек весов (черт. 3), во избежание взаимодействия прижимной поверхности дюрометра (п. 4.1) и чашки весов. Опора на чашке имеет небольшой цилиндрический выступ высотой около 2,5 мм, диаметром около 1,25 мм

Аппаратура для калибровки пружины дюрометра

с небольшим конусным углублением сверху для кончика индентора. Масса этой опоры уравновешивается грузом на другой чашке весов, на которую помещают грузы и для уравновешивания силы, прилагаемой к индентору при разных показаниях шкалы. Измеряемая сила должна равняться силе, вычисляемой по формуле, приведенной в п. 4.4а, в пределах ±75 мН или по формуле, приведенной в п. 4.4б, в пределах ±445 мН.

Примечание. Можно пользоваться приборами, специально предназначенными для калибровки дюрометров. Весы или приборы, применяемые для калибровки, должны давать возможность измерять или прилагать силу к кончику индентора в пределах 3,9 мН для дюрометра типа А и в пределах 19,6 мН для дюрометра типа D .

7.1. При испытании материалов, твердость которых не зависит от относительной влажности, дюрометр и образцы для испытания следует кондиционировать при температуре испытания (п. 7.2 ) в течение не менее 1 ч перед испытанием. При испытании материалов, твердость которых зависит от относительной влажности, образцы для испытаний следует кондиционировать по ГОСТ 12423 или согласно соответствующим стандартам на материал.

Примечание . При перенесении дюрометра из помещения с температурой ниже комнатной в помещение с более высокой температурой его следует сразу же поместить в подходящий эксикатор или герметичный контейнер и оставить там до тех пор, пока температура дюрометра не поднимется выше точки росы окружающего воздуха.

7.2. Испытания следует проводить в одной из стандартных атмосфер, установленных ГОСТ 12423 , если нет других указаний в соответствующих стандартах на материал.

8.1. Образец для испытания помещают на твердую горизонтальную ровную поверхность. Дюрометр устанавливают в вертикальном положении так, чтобы кончик индентора (п. 4.2 ) находился на расстоянии не менее 12 мм от любого края образца. Как можно быстрее без толчка к образцу прижимают опорную поверхность дюрометра, держа ее параллельно поверхности испытуемого образца. К опорной поверхности прилагают давление, достаточное для обеспечения надежного контакта с образцом.

Снимают показания индикаторного устройства (п. 4.3) спустя 15+1 с. Если необходимо произвести мгновенное измерение, то показание снимают в течение 1 с после прижатия опорной поверхности к образцу. В этом случае записывают максимальное значение, которое покажет индикатор дюрометра.

Примечание . Лучшая воспроизводимость может быть достигнута путем использования подставки для дюрометра или груза, центрируемого по оси индентора, или того и другого вместе для прижатия опорной поверхности к образцу. Для дюрометра типа А рекомендуется масса груза 1 кг, а для дюрометра типа D — 5 кг.

8.2. Проводят пять измерений твердости в разных местах поверхности образца, но на расстоянии не менее 6 мм от точки предыдущего измерения, и определяют среднее значение.

Примечание. Рекомендуется при получении с помощью дюрометра типа А значений выше 90 испытания проводить с дюрометром типа D , а при получении с помощью дюрометра типа D значений меньше 20 испытания проводить с помощью дюрометра типа А.

В протокол испытания следует записывать следующие данные:

а) ссылку на настоящий стандарт;

б) полную идентификацию испытуемого материала;

в) описание образца для испытания, включая толщину, а в случае применения составного образца и число слоев;

г) температуру испытания и относительную влажность, если твердость испытуемого материала зависит от влажности;

д) тип дюрометра (А или D );

е) если известно и если требуется, время, прошедшее с момента изготовления образца до момента измерения твердости;

ж) отдельные значения твердости и интервал времени, по истечении которого эти показания снимались.

Примечание . Показания можно записывать по следующей форме, твердость по Шору: А/15:45, где А — тип дюрометра, 15 — время в секундах от момента приведения опорной поверхности в тесный контакт с образцом до момента снятия показания, 45 — показания. Аналогичным образом твердость по Шору D /1:60 означает показание 60, полученное с помощью дюрометра типа D в течение 1 с или от максимального показания;

з) среднее значение твердости;

и) отдельные подробности процедуры, не указанные в настоящем стандарте или в стандартах, на которые имеются ссылки, и любые другие указания, которые могут повлиять на результаты.

к нагрузке, прилагаемой к индентору

Нагрузка, прилагаемая к индентору с помощью калиброванных пружин, указана в таблице.

Елена Владимировна Ничкова

тел.: (8-912) 06 000 61,
факс: (342) 273-42-04

Руслан Наилевич Ничков

Специалист по применению изделий и покрытий из полиуретана

тел.: (342) 273 42 04 доб. 4,
сот.: 8 912 59 000 82
e-mail: elastoplastnr@gmail.com

Николай Алексеевич Федосеев

тел.: (342) 273 42 04,
сот.: (8-912) 06 000 46,
e-mail: fedoseev@elastoplast-perm.ru

Татьяна Юрьевна Борисова

тел.: (342) 273 42 04
e-mail: borisova@elastoplast-perm.ru

Роман Георгиевич Григорьев

Специалист по реализации

тел.: (342)273-42-04
e-mail:
grigoryev@elastoplast-perm.ru

Вера Владимировна Патракова

тел./факс:
(342) 284 01 84

Твердость по Шору — один из методов измерения твердости материалов. Как правило, используется для измерения твердости низкомодульных материалов. Обычно — полимеров: пластмасс, эластомеров, каучуков и продуктов их вулканизации.

Метод и шкала были предложены Альбертом Ф. Шором в 1920-х годах. Он же разработал соответствующий измерительный прибор, называемый дюрометром.

Регулируется международным стандартом ISO 868 и рядом других национальных стандартов Твёрдость по Шору обозначается в виде числового значения шкалы, к которому приписывается буква, указывающая тип шкалы с явным указанием названия метода измерения твердости или прибора.

• Например: «Твёрдость по Шору 80A».
• Например: «Твёрдость по дюрометру 80A».
• Допускается: «Твёрдость по Шору 80 по шкале D».
• В таблицах допускается обозначение: «Твёрдость, ед. Шор(-а) А».

О дюрометрах и методах говорят как о дюрометрах и методах Шора типов A, B и т. д.

Метод позволяет измерять глубину начального вдавливания, глубину вдавливания после заданных периодов времени или и то и другое вместе.

Метод является эмпирическим испытанием. Не существует простой зависимости между твердостью, определяемой с помощью данного метода, и каким-либо фундаментальным свойством испытуемого материала.

Метод отличается сравнительно большим разбросом значений результатов измерений, но удобен своей простотой (в том числе конструкцией измерительного прибора) и оперативностью проведения измерений, позволяя производить их, в том числе на готовых изделиях, крупногабаритных деталях и криволинейных поверхностях достаточно больших радиусов. Из-за чего получил широкое распространение в производственной практике.

Твердость по Шору материалов в изделиях

Способность сопротивляться проникновению в поверхностные слои другого тела. Таково определение твердости .

Но, как это определение определить, в каких цифрах зафиксировать? Над этим бились сотни ученых. Около 10-ти из них создали универсальные шкалы твердости .

Они направлены на разные материалы, разнятся в нюансах измерений. Одна из таких шкал – твердость по Шору.

Кем он был, и как подошел к вопросу сопротивления одних материалов другим, расскажем далее.

Измерение твердости по Шору

Шора звали Альбертом. Он был американским промышленником, жил в 20-ом веке. Шкалу твердости разработал, дабы облегчить свой труд и сделать предприятие успешным.

Завод производил низкомодульные материалы. Их характеризует малая продольная упругость. Это приводит к высокой эластичности, даже при комнатных температурах.

Таковы полимеры, продукты вулканизации, каучуки, некоторые пластмассы. Для них-то и создан метод Шора.

Твердость материалов по Шору – эмпирический метод. Это значит, что он опытный, направлен на изучение фактов, наблюдение.

Показатель получается «оторванным». Нет его связи с фундаментальными характеристиками испытуемого образца.

Зато, его твердость влияет на эксплуатационные параметры. Так, твердость резины по Шору интересует, к примеру, автомобилистов.

Они ориентируются на шкалу , покупая покрышки. Стандарт их твердости – от 50-ти до 75-ти единиц Шора. Чем мягче резина, тем лучше ее сцепление с дорогой.

Однако, податливость материала приводит к его скорейшему изнашиванию, нагреву. Мягкая резина шумная и быстро теряет форму.

Число Шора позволяет подобрать идеальные покрышки для конкретных условий и потребностей.

Только вот, указывают показатель шкалы на своих покрышках всего около 30% производителей. Наличие заметки указывает на ответственный подход к делу и качество товара.

Проблемы в определении твердости по Шору нет. Было бы желание. Прибор для опытов прост, как и схема их проведения.

Единственный минус – приличный разброс значений результатов. Но, более удобного метода, пока, не придумано. Перейдем от теории к практике?

Принцип измерения по Шору

Прибор твердости Шору пришлось разработать самому. Это произошло в 1920-ых. Называется аппарат дюрометром.

У него есть опорная площадка с отверстием по центру, индентор, то есть вдавливатель, и калиброванная пружина, прилагающая к нему определенную силу.

Последний элемент машины – индикатор. Он определяет степень выдвижения «носика» индентора за пределы опорной поверхности.

Измерительных шкал у прибора несколько. Основных две, это A и D. Разбивка необходима для точности опытов, ведь испытуемыми становятся материалы с разной твердостью . Мягкие проверяют по шкале А, а более упругие – по D.

Измерение твердости по Шору требует внимания к внешним условиям. Часть полимеров реагируют, к примеру, на влажность воздуха, или размягчаются под воздействием прямых солнечных лучей.

Нужно исключить факторы, влияющие на параметры материала. Для этого есть стандарты ISO.

Требования предъявляются и к толщине испытуемого образца. Она не должна быть меньше 6-ти миллиметров.

Ширина материала должна позволять сделать отступ от любого из краев минимум в 12 миллиметров. Важна и гладкость испытуемого.

Шероховатые материалы могут неплотно прилегать к опорной поверхности, что искажает результаты измерений.

Чтобы определить, к примеру, твердость полиуретана по Шору, дюрометр устанавливают вертикально. «Носик» индентора, при этом, должен отстоять от края образца на те самые 12 миллиметров.

Прижать опорную поверхность к образцу нужно как можно быстрее, без толчка, держа параллель между плоскостями.

Остается приложить к опорной поверхности давление, обеспечивающее надежный контакт с испытуемым материалом. Для этого используют груз. Но, допускается и ручной жим.

Мгновенное измерение проводят за 1 секунду. Однако, обычно, показатели снимают через 15 секунд. Для верности, проводят 5 замеров в разных местах поверхности.

Среднее значение – и есть число твердости. Оно может быть от 0-ля до 100-та. Такова шкала твердости Шора. Попробуем применить измерения не только при выборе автомобильных покрышек.

Применение измерения по Шору

Твердость по Шору – таблица, способная указать на нюансы использования товаров. Так, если показатель ластика равен 20-ти единицам, значит, он художественный.

Творцам нужны мягкие резинки , не портящие бумагу для рисования, способные деликатно растушевывать, к примеру, карандашные наброски.

Для канцелярских же целей, школы, или офиса, лучше подходят ластики с твердостью около 50-ти единиц Шора.

Покупая герметик для строительства, работ по дому, важно знать, легко ли будет его вскрыть. К примеру, фиксировали некоторые швы в ванной.

Если герметик потемнеет, или потрескается, его придется выскабливать. Это сложнее, чем вычистить обычную затирку. Чем мягче и податливее герметик, тем проще будет его, так скажем, демонтаж.

У герметика твердость по Шору должна лежать в пределах 10-25 единиц. Иначе, товар не качественный.

Для велосипедных камер приемлемые единицы твердости по Шору гораздо меньше, чем для автомобильных покрышек. Для велика достаточно показателя в 30 баллов.

В разрез идут колеса скейтбордов. Даже у мягких вариаций должно быть 75 единиц.

Для жестких колес скейтборда показатель, и вовсе, равен рекомендациям к цельнолитым шинам вилочных автопогрузчиков – 95-98 единиц.

Для сравнения, пластик строительных касок для защиты во время работ гарантирует лишь 75 баллов.

Приобретение некачественного головного убора с твердостью по Шору этак в 40-60 может стоит жизни.

Какие материалы измеряются на твердость по Шору

Из вышесказанного понятно, что твердость по Шору – ГОСТ, действующий для силикона , каучука , эбонита, пластика, резины .

Нормы, кстати, установлены еще Государственным Комитетом СССР. В первую очередь определили рамки для резины . ГОСТ получил код 263-75.

Исследования проводили в Министерстве Нефтеперерабатывающей промышленности. Стандарт утвержден 21-го января 1975-го года, несколько раз корректировался.

Измерять по Шору можно и металлические поверхности. Однако, в этом случае смотрят не на глубину погружения «носика» индентора, а на высоту отскока бойка.

По сути, это отдельный метод и отдельная шкала. Однако, они тоже разработаны Шором в параллель с таблицей для низкомодульных материалов.

В промышленности к методу отскока прибегают редко. Есть шкалы, позволяющие измерить показатель твердости металлических изделий более точно, к примеру, схема Роквелла.

Перечень материалов, «подвластных» дюрометрам Шора, не дает полного представления о продукции, твердость которой, как говориться, имеет значение.

Так, по шкале американского промышленника измеряют даже податливость бинтов Мартенса. Их используют для фиксации шин.

Так медики называют предметы, удерживающие кости в физиологически верном положении. По сути, шиной может служить даже доска, примотанная к сломанной голени, или бедру.

От качества бинта зависит надежность фиксации. Слишком мягкая резина будет излишне податливой, а твердая способна перетянуть кровеносные сосуды.

Так что, показатель Шора может пригодиться в самых неожиданных местах и ситуациях.