Дюрометр объяснен: оценка твердости пластов и эластомеров для инженеров

На начальном этапе любого проекта инженерам и продуктовым командам следует уделить время пониманию механических спецификаций каждого перспективного материала. Это включает не только физические, химические и механические свойства, которые можно найти в любой спецификации, но и другие факторы, такие как то, как материал выполняется под определенными экологическими условиями или насколько он долговечен. Учет этих и других факторов помогает продуктовым командам создавать превосходный продукт, оптимизируя временную и стоимостную эффективность.

Одним из самых важных факторов при производстве с пластиком является дюрометр или шоровый дюрометр, который говорит о твердости данного материала. Вот все, что инженера и продуктовые команды должны знать об этом важном измерении:

Что такое дюрометр?

Дюрометр — стандартизированный способ измерения твердости материалов вроде резины или пластика. Твердость — это мера того, насколько пластик устойчив к деформации, вызванной механическим вдавливанием или абразией.

Инженеры могут тестировать твердость материала с помощью дюрометра. Прибор выглядит как круглый манометр для шин и имеет иглу на калиброванной пружине, выходящую с одного конца. Для теста на твердость дюрометра инженер помечает иглу против эластомера или пластика и давит. Как только игла проникла в материал настолько, насколько может, измерительная игла указывает соответствующую твердость дюрометра на соответствующей шкале.

Хотя дюрометр может измеряться на шкале от нуля до 100, это не единица измерения. Это фактически безразмерное измерение, означающее, что числа дюрометра измеряют, насколько тверд или мягок материал относительно других материалов, измеренных той же шкалой дюрометра. Низкие числа указывают на более мягкие пластики, а высокие — на более твердые. Например, полиуретановая трубка 90A тверже полиуретановой трубки 70A.

Разные шоровые шкалы твердости были изобретены, чтобы инженеры и продуктовые команды могли обсуждать твердость материалов, используя согласованную, универсальную и воспроизводимую референцию. Три самые распространенные шоровые шкалы твердости — это шор 00, шор А и шор D. Шор 00 используется только для измерения твердостей экстремально мягких резинов и гелей, шор А измеряет гибкие резины, которые могут варьироваться от очень мягких до твердых, и шор D используется только для измерения твердых резинов и пластиков.

Продуктовые команды должны знать, что твердость дюрометра не напрямую коррелирует с гибкостью конечной детали. Скорее, это косвенная мера жесткости, которую команды могут использовать для лучшего понимания общего ощущения материала на первый взгляд. Продуктовые команды также должны знать, что они не могут сравнивать материалы, лежащие на разных шоровых шкалах твердости. Числа дюрометра относительны к материалам на их конкретной шкале, означая, что нет прямой связи между твердостью на одной шкале дюрометра и твердостью на другой.

Например, материал с твердостью дюрометра около 80 на шкале шор 00 примерно такой же твердый, как ластик для карандаша, но материал с измерением 80 на шкале дюрометра шор D имеет твердость строительной каски. Очевидно, эти измерения не эквивалентны, хотя имеют одно число, поэтому продуктовые команды должны помнить, что нужно сравнивать твердость материалов только на одной шкале.

Нажмите здесь, чтобы скачать копию таблицы дюрометра ниже.

Как твердость дюрометра учитывается при выборе материала

При оценке эластомеров или пластиков инженеры и продуктовые команды должны думать о конечном применении своего продукта и требованиях проекта. Эти факторы помогут сузить пул потенциальных материалов и дать продуктовым командам подсказку, на какой шоровой шкале твердости они должны сфокусироваться. Если деталь должна выдерживать большой вес в течение длительного периода времени, например, командам следует обойти шкалу шор 00 и рассматривать только материалы между 70 и 100 на шкале твердости шор А и/или весь диапазон шкалы твердости шор D.

Инженеры также должны балансировать желаемую твердость с другими соображениями вроде стоимости, чтобы определить, какие компромиссы они готовы сделать. Например, более твердые металлы могут быть дороже или труднее обрабатывать. Чтобы обойти это, инженеры могут использовать пост-обработку закалки для достижения более высоких дюрометров, сохраняя легкость обработки.

Тем не менее, твердость материала не единственный важный фактор, и твердость не обязательно указывает на другие свойства вроде прочности или коррозионной стойкости. Измерения жесткости и модуля сжатия дадут более точный показ на уплотняющую производительность определенной резины, чем ее твердость дюрометра.

Чтобы выполнить должную долigence и выбрать лучший материал для своих специфических требований, продуктовые команды должны оценивать варианты против ряда механических свойств, включая плотность, дефлекцию силы сжатия, приложенную силу и толщину, в дополнение к твердости дюрометра.

Соображения дюрометра для литейных форм

Твердость материалов особенно важна при работе с формами. Инженеры должны выбрать форму резинку, которая позволит им легко извлечь исходную модель и любые последующие отливки из формы после ее отверждения — и шоровая твердость будет иметь прямое влияние на это.

Например, не мудро использовать эластомер 70A дюрометра для создания формы для детали с тонкими сегментами, выходящими под разными углами. Резина 70A дюрометра тверда как автомобильная шина и не предлагает гибкость, необходимую для извлечения такой тонкой детали без ее поломки. Эластомер с шоровой твердостью 30A или ниже, вероятно, был бы достаточно гибким для этого применения.

Соображения дюрометра для аддитивного производства

Также важно для продуктовых команд учитывать твердость материалов при использовании аддитивных технологий производства. Многие продуктовые команды не так знакомы с материалами аддитивного производства, но если вы знаете дюрометр аддитивного материала, вы можете сравнить его с дюрометром более традиционных пластиков, используемых в литье под давлением. Это даст вам общее представление о том, как аддитивный материал будет выполняться и предоставляет рамку отсчета.

Обратите внимание, что некоторые аддитивные материалы имеют два дюрометра — мгновенный дюрометр и пятисекундный дюрометр. Например, деталь, произведенная с процессом Carbon Digital Light Synthesis (DLS)™, вероятно, не будет выполняться как ожидалось, пока не будет отвердета. Продуктовые команды, использующие домашние принтеры или производящие in-house, заметят разницу, но если вы работаете с производственным партнером, вам не нужно беспокоиться о мгновенном дюрометре материала, потому что вы увидите только конечный продукт. Тем не менее, хорошо знать, что некоторые материалы требуют дополнительной отвержки и постобработки для достижения их конечного дюрометра, поэтому начальные измерения подлежат изменению.

Начало работы с Fast Radius

Подводя итог, дюрометр — безразмерное, но стандартизированное измерение, используемое для указания твердости эластомера или пластика относительно других эластомеров или пластиков на той же шкале. Материалы с более высокими дюрометрами тверже, но команды должны быть осторожны, не сравнивая материалы через разные шкалы, потому что нет прямой связи между данным числом на одной шкале и тем же числом на другой.

Инженеры и продуктовые команды должны учитывать дюрометр при выборе материала, особенно если их приложения имеют специфические требования к твердости или мягкости. Однако оценка только шоровой твердости недостаточна. Команды должны тщательно рассматривать все релевантные дизайнерские и производительные требования для выбора наилучшего материала или материалов. Опытный производственный партнер может упростить выбор материала и оптимизировать весь процесс разработки продукта.

В Fast Radius мы специализируемся на помощи продуктовым командам обеспечить соответствие их конечных продуктов потребностям. Мы знаем, насколько критичен выбор материала, и партнерство с нами означает доступ к нашему коллективному многолетнему производственному, инженерному и экспертизе в цепочках поставок. Работая с опытным производственным партнером вроде Fast Radius, продуктовые команды могут сделать процесс выбора материала простым и без стресса, ускоряя временные рамки проектов и держая затраты низкими. Свяжитесь с нами сегодня, чтобы начать.

Чтобы узнать больше о работе с пластиками и оставаться в курсе последних новостей производственной промышленности, ознакомьтесь со всеми недавними статьями в центре ресурсов Fast Radius.

Готовы произвести свои детали с Fast Radius?

Начните расчет стоимости