Что такое дюрометр? Понимание и оценка твердости пластика и эластомера

На начальных этапах любого проекта инженеры и группы разработчиков должны уделить время изучению механических характеристик каждого предполагаемого материала. Сюда входят не только физические, химические и механические свойства, которые можно найти в любом техпаспорте, но и другие факторы, например, насколько хорошо материал работает в определенных условиях окружающей среды или насколько он прочен. Учет этих и других факторов помогает продуктовым командам создавать превосходные продукты, оптимизируя время и затраты.

Одним из наиболее важных факторов, которые следует учитывать при производстве изделий из пластика, является твердомер или твердомер по Шору, который говорит о твердости данного материала. Вот все, что инженеры и команды разработчиков должны знать об этом важном измерении:

Что такое дюрометр?

Дюрометр — это стандартизированный способ измерения твердости таких материалов, как резина или пластик. Твердость – это показатель устойчивости пластика к деформации, вызванной механическим вдавливанием или истиранием.

Инженеры могут проверить твердость материала с помощью тестера дюрометра. Аппарат имеет вид круглого манометра в шинах и имеет иглу на калиброванной пружине, отходящей с одного конца. Чтобы проверить твердость по дюрометру, инженер прикладывает иглу к эластомеру или пластику и прикладывает давление. Как только игла проникнет в материал настолько, насколько это возможно, измерительная игла покажет соответствующую твердость по дюрометру на соответствующей шкале.

Хотя твердость можно измерить по шкале от нуля до 100, это не единица измерения. На самом деле это безразмерное измерение, означающее, что числа дюрометра измеряют, насколько твердым или мягким является материал по сравнению с другими материалами, которые были измерены с использованием той же шкалы дюрометра. Меньшие числа указывают на более мягкие пластмассы, а более высокие числа указывают на более твердые пластмассы. Например, полиуретановая трубка 90А тверже, чем полиуретановая трубка 70А.

Были изобретены различные шкалы твердости по Шору, чтобы инженеры и группы разработчиков могли обсуждать твердость материалов, используя последовательный, универсальный и воспроизводимый эталон. Тремя наиболее распространенными шкалами твердости по Шору являются Шор 00, Шор A и Шор D. Шор 00 используется только для измерения твердости очень мягких каучуков и гелей, Шор А измеряет эластичность каучуков, которые могут варьироваться от очень мягких до твердых, а Шор D используется только для измерения твердой резины и пластика.

Команды, работающие над продуктом, должны знать, что твердость по дюрометру не связана напрямую с гибкостью конечной части. Скорее, это косвенная мера жесткости, которую команды могут использовать, чтобы лучше понять общее ощущение от материала с первого взгляда. Группы разработчиков также должны знать, что они не могут сравнивать материалы, которые относятся к разным шкалам твердости по Шору. Показатели дюрометра относятся к материалам по их конкретной шкале, что означает отсутствие прямой зависимости между твердостью по одной шкале дюрометра и твердостью по другой.

Например, материал с твердостью по дюрометру около 80 по шкале Шора 00 примерно так же тверд, как ластик для карандашей, но материал с твердостью 80 по шкале дюрометра по Шору D имеет твердость каски. Очевидно, что эти измерения не эквивалентны, хотя и имеют одинаковый номер, поэтому разработчики продуктов должны помнить, что сравнивать твердость материалов нужно только по одной и той же шкале.

Нажмите здесь, чтобы загрузить копию таблицы дюрометра ниже.

Как твердость по дюрометру влияет на выбор материала

При оценке эластомеров или пластиков инженеры и группы разработчиков должны учитывать конечное применение своего продукта и требования проекта. Эти факторы помогут сузить список потенциальных материалов и дать командам разработчиков понять, на какой шкале дюрометра им следует сосредоточиться. Если деталь должна выдерживать большой вес в течение длительного периода времени, например, командам следует полностью отказаться от шкалы Shore 00 и рассматривать только материалы в диапазоне от 70 до 100 по шкале твердости Shore A и/или твердости. весь диапазон шкалы твердости по Шору D.

Инженеры также должны сбалансировать желаемую твердость с другими соображениями, такими как стоимость, чтобы определить, на какие компромиссы они готовы пойти. Например, более твердые металлы могут быть более дорогими или сложными в обработке. Чтобы обойти эту проблему, инженеры могут использовать закалку после обработки, чтобы получить более высокие твердости при сохранении простоты обработки.

Тем не менее, твердость материала — не единственный важный фактор, и твердость не обязательно указывает на другие свойства, такие как прочность или коррозионная стойкость. Измерения жесткости и модуля сжатия дадут более точное представление об уплотняющих характеристиках определенной резины, чем ее твердость по дюрометру.

Для тщательной проверки и выбора материала, наиболее подходящего для их конкретных требований, специалисты по разработке продуктов должны оценивать варианты по целому ряду механических свойств, включая плотность, отклонение силы сжатия, усилие приложения и толщину, а также твердость по дюрометру.

Особенности измерения твердости пресс-форм для литья под давлением

Твердость материалов особенно важно учитывать при работе с формами. Инженеры должны выбрать резину для форм, которая позволит им легко извлекать исходную модель и любые последующие отливки из формы после ее отверждения, а твердость по Шору будет иметь на это непосредственное влияние.

Например, было бы неразумно использовать эластомер твердостью 70А для изготовления формы для детали с тонкими сегментами, выступающими под разными углами. Резина твердостью 70А такая же твердая, как автомобильная шина, и не обеспечивает гибкости, необходимой для извлечения такой деликатной детали, не сломав ее. Эластомер с твердостью по Шору 30А или ниже, вероятно, будет достаточно гибким для этого применения.

Рекомендации по использованию твердомера для аддитивного производства

Для групп разработчиков также важно учитывать твердость материалов при использовании технологий аддитивного производства. Многие группы разработчиков не так хорошо знакомы с материалами для аддитивного производства, но если вы знаете твердость добавочного материала, вы можете сравнить его с твердостью более традиционных пластиков, используемых в литье под давлением. Это даст вам общее представление о том, как будет работать добавочный материал, и послужит ориентиром.

Обратите внимание, что некоторые материалы с добавками имеют два дюрометра — мгновенный дюрометр и пятисекундный дюрометр. Например, деталь, изготовленная с использованием процесса Carbon Digital Light Synthesis (DLS)™, скорее всего, не будет работать должным образом до тех пор, пока она не будет отверждена. Специалисты по производству, использующие домашние принтеры или производящие продукцию собственными силами, заметят разницу, но если вы работаете с партнером-производителем, вам не нужно беспокоиться о твердости материала, потому что вы будете видеть только конечный продукт. Тем не менее, полезно знать, что некоторые материалы требуют дополнительного отверждения и последующей обработки для достижения их окончательной твердости, поэтому первоначальные размеры могут быть изменены.

Начало работы с быстрым радиусом

Подводя итог, можно сказать, что дюрометр — это безразмерное, но стандартизированное измерение, используемое для обозначения твердости эластомера или пластика по сравнению с другими эластомерами или пластиками той же шкалы. Материалы с более высокой твердостью тяжелее, но команды должны быть осторожны, чтобы не сравнивать материалы в разных масштабах, потому что нет прямой зависимости между заданным числом в одном масштабе и тем же числом в другом.

Инженеры и группы разработчиков должны учитывать твердость при выборе материала, особенно если их приложения предъявляют особые требования к твердости или мягкости. Однако одной только оценки твердости берега недостаточно. Команды должны тщательно рассмотреть все соответствующие требования к дизайну и характеристикам, чтобы выбрать наиболее подходящий материал или материалы. Опытный партнер-производитель может упростить выбор материалов и рационализировать весь процесс разработки продукта.

В Fast Radius мы специализируемся на оказании помощи продуктовым командам в обеспечении того, чтобы их конечные продукты соответствовали их потребностям. Мы знаем, насколько важен выбор материалов, и партнерство с нами означает получение доступа к нашему коллективному многолетнему опыту производства, проектирования и цепочки поставок. Сотрудничая с опытным партнером-производителем, таким как Fast Radius, специалисты по продуктам могут сделать процесс выбора материала простым и беззаботным, а также сократить сроки проекта и снизить затраты. Свяжитесь с нами сегодня, чтобы начать работу.

Чтобы узнать больше о работе с пластмассами и быть в курсе последних новостей обрабатывающей промышленности, ознакомьтесь со всеми последними статьями в ресурсном центре Fast Radius.

Готовы создавать детали с помощью Fast Radius?

Начать цитату