Линолеум твердость по шору

Обновлено: 28.04.2024

В описании практически всех изделий из полиуретана, производимых нашей компанией, регулярно упоминаются слова «Твёрдость по Шору: 65 единиц» или «Твёрдость по Шору: 80 единиц». Однако не все знают, что же такое эта самая твёрдость.

Попробуем ответить в данной статье на наиболее частые вопросы по этому поводу.

Что такое «твёрдость», и чем она отличается от «плотности»?

Многие наши клиенты путают твёрдость и плотность вещества — но это совершенно разные понятия.
Твёрдость — свойство материала сопротивляться внедрению в него другого, более твёрдого тела.
Плотность — отношение массы тела к занимаемому этим телом объёму или площади.

Таким образом, плотностью могут обладать тела как в твёрдом, так и жидком или газообразном состояниях вещества, в то время как твёрдость свойственна лишь твёрдым телам.

Как и в чём измеряется твёрдость?

Твёрдость изменяется в условных единицах. Также обычно указывается метод измерения твёрдости (метод Бринелля, метод Виккерса, метод Шора, и т. д.)

Большая часть шкал твёрдости используется для работы с металлами или минералами.

Что же мы понимаем под словом «твёрдость»?

Оперируя данным понятием в описании наших изделий, мы имеем в виду прежде всего твёрдость, как величину, измеряемую дюрометром.
Дюрометр — это специальный прибор, оценивающий твёрдость материала в условных единицах в соответствии с методом вдавливания, созданным Альбертом Шором. Для оценки наших изделий мы использую введённую Шором же «шкалу А», предназначенную для более мягких материалов.

Значения глубины вдавливания поверхности у материалов разной твердости при усилии в 18 кг

N	67A	70A	75A	80A	87A	98A
h	3 мм	2,5 мм	2 мм	1,5 мм	1 мм	0,5 мм

Чтобы было наглядней, приведём в качестве примера твёрдости некоторых материалов по шкале А:

Какова твёрдость изделий, производимых ООО «Полиуретан»?

Серийно нами производятся детали трёх типов твёрдости:

Таким образом мы обозначаем 3 диапазона твердости используемого материала:
72 – от 68 до 76 единиц по Шору, шкала А
80 – от 76 до 84 единиц по Шору, шкала А
87 – от 84 до 90 единиц по Шору, шкала А

Мы стараемся производить детали с твердостью, сопоставимой с твердостью оригинала, чтобы сохранить механические свойства подвески тех автомобилей, на которые устанавливаются наши детали без изменений. А поскольку резина в запчастях, как правило, имеет твердость от 65 до 75 единиц по Шору (шкала А), то большая часть производимых нами сайлентблоков и втулок имеет твёрдость 72 и, соответственно, окрашены в наш любимый жизнерадостный фирменный оранжевый цвет. Впрочем, стоит помнить, что не всегда цвет и твёрдость связаны – об этом на нашем сайте есть отдельная статья.

Обсуждению взаимосвязи цвета деталей и их характеристик посвящено много места на автомобильных форумах. В данной статье мы постарались ответить на наиболее часто возникающие вопросы – как отличается полиуретан по цвету? как определить жесткость полиуретана по цветам? что означает цвет полиуретана? какого цвета полиуретан лучше? и многие другие.

Надеемся, статья окажется полезной для Вас. Если Вы не найдете ответ на интересующий Вас вопрос, мы с радостью ответим Вам в письмах и комментариях.

Цвет полиуретана

Собственно полиуретан – практически бесцветен, либо имеет незначительную окраску пастельных оттенков. Окраска полиуретана производится путём добавления специальных пигментов разных цветов и при производстве автозапчастей имеет в основном коммерческую цель, а именно – различие производителей.

Один и тот же производитель может использовать отличия полиуретана по цвету для распознавания изделий или партий изделий, выполненных из материала с разными свойствами и, соответственно, с разными эксплуатационными характеристиками.

Наша компания – новосибирский производитель полиуретана марки PU54 ООО Полиуретан” – выпускает продукцию в широком диапазоне цвета. И применяет цвет для обозначения видов полиуретана с различными свойствами.

Например, красный цвет полиуретана марки PU54 характеризует улучшенные свойства морозостойкости материала (эксплуатация изделий до -50°C) и обозначается как PU54/Е “морозостойкий”. (подробнее о полиуретане PU54…)

Твердость полиуретана

Одной из главных характерных особенностей полиуретанов является широкий диапазон твердости получаемых изделий. Их свойства варьируются от высокоэластичных мягких резин (от 15 единиц по Шору, шкала А) до жёстких пластиков (97 единиц по Шору, шкала D). Причем данный параметр является программируемым, то есть можно спроектировать и затем получить изделие с наиболее подходящей твердостью (жесткость полиуретана), в зависимости от назначения и сферы применения изделий.

Мы стараемся производить запчасти с твердостью, сопоставимой с твердостью оригинала, чтобы сохранить механические свойства подвески тех автомобилей, на которые устанавливаются наши детали без изменений. А поскольку резина в запчастях, как правило, имеет твердость от 65 до 75 единиц по Шору (шкала А), то большая часть производимых нами сайлентблоков и втулок имеет твёрдость 72 и, соответственно, окрашены в наш любимый жизнерадостный фирменный оранжевый цвет.

Связь между цветом и твердостью полиуретана для автозапчастей

Итак, мы выяснили, что прямой связи между цветом и твердостью полиуретана не существует, и производители используют цвета для различия состава материала. Именно от состава и зависит такое свойство как твердость или, так называемая, жесткость полиуретана.

Взаимосвязь твердости и цвета у производителя ООО “Полиуретан” установлена следующим образом.

Диапазон твердости полиуретана

72 – диапазон 67 – 75 единиц по Шору, шкала А
80 – диапазон 75 – 83 единиц по Шору, шкала А
87 – диапазон 83 – 91 единиц по Шору, шкала А

Помимо этого при изготовлении индивидуальных заказов мы используем и другие виды твердости: например, 65 и 98 единиц.

Некоторые втулки из полиуретана представлены в нашем ассортименте в нескольких видах твердости. В основном это происходит в следствии того, что заказчики неоднократно обращаются к нам с просьбой изготовить данное изделие в более жестком варианте. В таком случае мы начинаем производить деталь в различных вариантах с указанием твердости в описании, предоставляя выбор покупателю: изделие по твердости приближенное к оригиналу (оранжевое) или более твердое (зеленое, синее, иного цвета).

Бывает и обратная ситуация, когда оригинальные изделия выполнены из пластика, и соответственно наиболее приближенные к ним по свойствам дубликаты должны быть изготовлены из максимально твердого полиуретана (87 ил 98 единиц).

Точно также, если многократно поступают запросы об изготовлении продукта из более мягкого полиуретана, мы начинаем производство таких изделий (опять же с указанием в описании твердости). Подробнее о понятии “твёрдость” вы можете прочитать в соответствующей статье “Твердость полиуретана”.

Какую твердость полиуретана выбрать?
Определение твердости исходя из условий эксплуатации

Если Вы не уверены в том, какой вид твердости предпочесть, и особенно, если Вы никогда до этого не устанавливали полиуретановые запчасти, советуем начинать знакомство с полиуретаном с оранжевого цвета (помягче), тогда будет менее ощутима разница после замены резиновых запчастей на полиуретановые, подвеска не будет казаться жестче.

Зеленый вариант втулок больше рекомендуем выбирать, если Вы уже имели дело с полиуретаном и представляете, чего ждать при замене деталей на более жесткие.

В некоторых случаях из-за конструктивных особенностей деталей или условий эксплуатации и нагрузок мы считаем единственно подходящим один вид твердости. В таких случаях мы предупреждаем заказчиков, которые просят изготовить втулки нестандартной твердости (из более твердого или мягкого полиуретана), что установка таких втулок на автомобиль может отрицательно сказаться на состоянии подвески, и не производим такие детали серийно.

ТВЕРДОСТЬ И ЦВЕТ ДРУГИХ ИЗДЕЛИЙ ПРОИЗВОДСТВА ООО «ПОЛИУРЕТАН»

Выше была подробно описана взаимосвязь цвета и твердости производимых нами запчастей. Что касается других изделий (крепежи, ледоступы, ремни для крепления груза, инструмента и другие хозяйственно-бытовые изделия), то здесь цвет выполняет декоративную функцию, поэтому нет определенной взаимосвязи между цветом и твердостью, а выбор цвета гораздо шире: полиуретан оранжевый, желтый, зеленый, синий, коричневый, светло-коричневый.

Для каждого изделия указан список возможных цветов. Если же в списке нет возможности выбрать необходимый вам цвет изделия, или изделия с нужным вам цветом в данный момент нет в наличии, пожалуйста, оставьте запрос, и мы изготовим его для вас в кратчайшие сроки.

В ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Таким образом, вопрос какого цвета полиуретан лучше оказывается не совсем корректным. Явной связи цвета полиуретана с его жесткостью и другими характеристиками не существует. Цвет не оказывает влияния на свойства изделий, а служит для удобства их различия, и также может помочь распознать производителя.

Однако, несмотря на то, что один производитель обычно использует определенный набор цветов, обращаем Ваше внимание на то, что иногда на рынке в следствие случайного или умышленного совпадения попадаются изделия одного цвета разных производителей (красный полиуретан, оранжевый полиуретан, желтый полиуретан и т.д.) и, соответственно, разного качества. Советуем остерегаться подделок и ориентироваться не только на цвет изделий. О качестве полиуретана подробнее…

Список официальных представителей и партнеров, у которых можно приобрести нашу продукцию на территории России и стран СНГ, представлен на сайте в разделе «Контакты».

Машиностроительные детали и механизмы, а также инструменты, предназначенные для их обработки, обладают набором механических характеристик. Немалую роль среди характеристик играет твердость. Твердость металлов наглядно показывает:

износостойкость металла;
возможность обработки резанием, шлифованием;
сопротивляемость местному давлению;
способность резать другой материал и прочие.

На практике доказано, что большинство механических свойств металлов напрямую зависят от их твердости.

Понятие твердости

Твердость материала – это стойкость к разрушению при внедрении во внешний слой более твердого материала. Другими словами, способность к сопротивлению деформирующим усилиям (упругой или пластической деформации).

Определение твердости металлов производится посредством внедрения в образец твердого тела, именуемого индентором. Роль индентора выполняет: металлически шарик высокой твердости; алмазный конус или пирамида.

После воздействия индентора на поверхности испытуемого образца или детали остается отпечаток, по размеру которого определяется твердость. На практике используются кинематические, динамические, статические способы измерения твердости.

В основе кинематического метода лежит составление диаграммы на основе постоянно регистрирующихся показаний, которые изменяются по мере вдавливания инструмента в образец. Здесь прослеживается кинематика всего процесса, а не только конечного результата.

Динамический метод заключается в следующем. Измерительный инструмент воздействует на деталь. Обратная реакция позволяет рассчитать затраченную кинетическую энергию. Данный метод позволяет проводить испытание на твердость не только поверхности, но и некоторого объема металла.

Статические методы – это неразрушающие способы, позволяющие определить свойства металлов. Методы основаны на плавном вдавливании и последующей выдержке в течение некоторого времени. Параметры регламентируются методиками и стандартами.

Прилагаемая нагрузка может прилагаться:

вдавливанием;
царапанием;
резанием;
отскоком.

Машиностроительные предприятия на данный момент для определения твердости материалов используют методы Бринелля, Роквелла, Виккерса, а также метод микротвердости.

На основе проводимых испытаний составляется таблица, в которой указываются материалы, прилагаемые нагрузки и полученные результаты.

Единицы измерения твердости

Каждый способов измерения сопротивления металла к пластической деформации имеет свою методику его проведения, а также единицы измерения.

Измерение твердости мягких металлов производится методом Бринелля. Данному способу подвергаются цветные металлы (медь, алюминий, магний, свинец, олово) и сплавы на их основе, чугуны (за исключением белого) и отожженные стали.

Твердость по Бринеллю определяется вдавливанием закаленного, отполированного шарика из шарикоподшипниковой стали ШХ15. Окружность шарика зависит от испытуемого материала. Для твердых материалов – все виды сталей и чугунов – 10 мм, для более мягких – 1 – 2 — 2,5 — 5 мм. Необходимая нагрузка, прилагаемая к шарику:

сплавы железа – 30 кгс/мм2;
медь и никель – 10 кгс/мм2;
алюминий и магний – 5 кгс/мм2.

Единица измерения твердости – это числовое значение и следующий за ними числовой индекс HB. Например, 200 НВ.

Твердость по Роквеллу определяется посредством разницы приложенных нагрузок к детали. Вначале прикладывается предварительная нагрузка, а затем общая, при которой происходит внедрение индентора в образец и выдержка.

В испытуемый образец внедряется пирамида (конус) из алмаза или шарик из карбида вольфрама (каленой стали). После снятия нагрузки производится замер глубины отпечатка.

Единица измерения твердости – это условные единицы. Принято считать, что единица — это величина осевого перемещения конуса, равная 2 мкм. Обозначение твердости маркируется тремя буквами HR (А, В, С) и числовым значением. Третья буква в маркировке обозначает шкалу.

Методика отображает тип индентора и прилагаемую к нему нагрузку.

Тип шкалы	Инструмент	Прилагаемая нагрузка, кгс
А	Конус из алмаза, угол вершины которого 120°	50-60
В	Шарик 1/16 дюйма	90-100
С	Конус из алмаза, угол вершины которого 120°	140-150

В основном, используются шкалы измерения А и С. Например, твердость стали HRC 26…32, HRB 25…29, HRA 70…75.

Измерению твердости по Виккерсу подвергаются изделия небольшой толщины или детали, имеющие тонкий, твердый поверхностный слой. В качестве клинка используется правильная четырехгранная пирамида угол при вершине, которой составляет 136°. Отображение значений твердости выглядит следующим образом: 220 HV.

Измерение твердости по методу Шора производится путем замера высоты отскока упавшего бойка. Обозначается цифрами и буквами, например, 90 HSD.

К определению микротвердости прибегают, когда необходимо получить значения мелких деталей, тонкого покрытия или отдельной структуры сплава. Измерение производят путем измерения отпечатка наконечника определенной формы. Обозначение значения выглядит следующим образом:

_0,196 — нагрузка на наконечник, Н;

2800 – численное значение твердости, Н/мм 2 .

Твердость основных металлов и сплавов

Измерение значения твердости проводится на готовых деталях, отправляющихся на сборку. Контроль производится на соответствие чертежу и технологическому процессу. На все основные материалы уже составлены таблицы значений твердости как в исходном состоянии, так и после термической обработки.

Цветные металлы

Твердость меди по Бринеллю составляет 35 НВ, значения латуни равны 42-60 НВ единиц в зависимости от ее марки. У алюминия твердость находится в диапазоне 15-20 НВ, а у дюралюминия уже 70НВ.

Черные металлы

Твердость по Роквеллу чугуна СЧ20 HRC 22, что соответствует 220 НВ. Сталь: инструментальная – 640-700 НВ, нержавеющая – 250НВ.

Для перевода из одной системы измерения в другую пользуются таблицами. Значения в них не являются истинными, потому что выведены империческим путем. Не полный объем представлен в таблице.

HB	HV	HRC	HRA	HSD
228	240	20	60.7	36
260	275	24	62.5	40
280	295	29	65	44
320	340	34.5	67.5	49
360	380	39	70	54
415	440	44.5	73	61
450	480	47	74.5	64
480	520	50	76	68
500	540	52	77	73
535	580	54	78	78

Значения твердости, даже если они производятся одним и тем же методом, зависят от прилагаемой нагрузки. Чем меньше нагрузка, тем выше показания.

Методы измерения твердости

Все методы определения твердости металлов используют механическое воздействие на испытуемый образец – вдавливание индентора. Но при этом не происходит разрушение образца.

Метод определения твердости по Бринеллю был первым, стандартизованным в материаловедении. Принцип испытания образцов описан выше. На него действует ГОСТ 9012. Но можно вычислить значение по формуле, если точно измерить отпечаток на образце:

HB=2P/(πD*√(D 2 -d 2 ),

где
Р – прикладываемая нагрузка, кгс;
D – окружность шарика, мм;
d – окружность отпечатка, мм.
Шарик подбирается относительно толщины образца. Нагрузку высчитывают предварительно из принятых норм для соответствующих материалов:
сплавы из железа — 30D 2 ;
медь и ее сплавы — 10D 2 ;
баббиты, свинцовые бронзы — 2,5D 2 .

Условное изображение принципа испытания

Схематически метод исследования по Роквеллу изображается следующим образом согласно ГОСТ 9013.

Метод измерения твердости по Роквеллу

Итоговая приложенная нагрузка равна сумме первоначальной и необходимой для испытания. Индикатор прибора показывает разницу глубины проникновения между первоначальной нагрузкой и испытуемой h –h_0.

Метод Виккерса регламентирован ГОСТом 2999. Схематически он изображается следующим образом.

Математическая формула для расчета:
HV=0.189*P/d 2 МПа
HV=1,854*P/d 2 кгс/мм 2
Прикладываемая нагрузка варьируется от 9,8 Н (1 кгс) до 980 Н (100 кгс). Значения определяются по таблицам относительно измеренного отпечатка d.

Метод считается эмпирическим и имеет большой разброс показаний. Но прибор имеет простую конструкцию и его можно использовать при измерении крупногабаритных и криволинейных деталей.

Измерить твердость по Моосу металлов и сплавов можно царапанием. Моос в свое время предложил делать царапины более твердым минералом по поверхности предмета. Он разложил известные минералы по твердости на 10 позиций. Первую занимает тальк, а последнюю алмаз.

После измерения по одной методике перевод в другую систему весьма условен. Четкие значения существуют только в соотношении твердости по Бринеллю и Роквеллу, так как машиностроительные предприятия их широко применяют. Зависимость можно проследить при изменении диаметра шарика.

d, мм	HB	HRA	HRC	HRB
2,3	712	85,1	66,4	—
2,5	601	81,1	59,3	—
3,0	415	72,6	43,8	—
3,5	302	66,7	32,5	—
4,0	229	61,8	22	98,2
5,0	143	—	—	77,4
5,2	131	—	—	72,4

Как видно из таблицы, увеличение диаметра шарика значительно снижает показания прибора. Поэтому на машиностроительных предприятиях предпочитают пользоваться измерительными приборами с однотипным размером индентора.

Твердостью называют способность материала сопротивляться проникновению в поверхностные слои. Существует несколько способов определения данного параметра, на основе которых созданы шкалы. Они отличаются направленностью на разные материалы и технологией измерения. Далее рассмотрена твердость по Шору.

Твердость по Шору

Принцип измерения

Рассматриваемый метод применяют для низкомодульных материалов, таких как полимеры, а именно каучуки, элистомеры, пластмассы, продукты их вулканизации. Он включает два способа: вдавливания и отскока.

Принцип первого способа Шора состоит в определении величины вдавливания в материал конкретного индентора. Твердость определяется упругостью и вязкоэластичными параметрами, она обратно зависима от глубины вдавливания. К тому же результаты зависят от формы индентора и приложенной силы. Ввиду этого нет взаимосвязи данных, полученных с применением при измерениях различных приборов и даже устройств с разными параметрами. К тому же твердость, измеряемая рассматриваемым методом Шора, не связана с каким-либо параметром исследуемого материала, поскольку он является эмпирическим.

Шкала твердости по Шору

Рассматриваемая технология весьма распространена. Этому способствуют ее следующие достоинства:

Она проста, в том числе благодаря конструкции прибора.
Такой метод определения твердости обеспечивает быстроту измерений.
Подходит для различных поверхностей, в том числе криволинейных, значительных радиусов, крупногабаритных предметов, готовых деталей. При этом технология характеризуется невысокой точностью вследствие значительного разброса значений.

Полученные результаты представлены числовым значением с буквой, соответствующей шкале.

Способ отскока состоит в определении твердости по величине отскока вертикально падающего бойка с заданной высоты после удара об исследуемую поверхность.

Примерное соотношение разных шкал

Для выражения твердости применяются условные единицы измерения. В основном данную технологию Шора применяют для твердых материалов.

К тому же, рассматриваемый метод Шора распространен в промышленности ввиду быстроты и простоты выполнения измерений. Тем его применяют, в основном, для контроля температурной обработки. Подходит для определения твердости крупных предметов, криволинейных поверхностей, готовых деталей. При этом, как и первый метод Шора, характеризуется низкой точностью ввиду того, что величина отскока бойка определяется, помимо твердости, многими прочими параметрами, а именно шероховатостью поверхности, структурой, толщиной и др.

Таким образом, несмотря на различные технологии осуществления, методы Шора близки по качествам: благодаря простоте они обеспечивают большую оперативность измерений, но с низкой точностью.

Проблема рассматриваемой технологии состоит в том, что твердость по Шору невозможно точно перевести в прочие величины твердости и прочности при растяжении. Это объясняется оторванностью твердости Шора от фундаментальных характеристик из-за эмпиричного характера метода.

Данная технология имеет преимущественно практическую направленность ввиду того, что определяемый ею показатель влияет на эксплуатационные характеристики. Например, таким методом измеряют твердость резины автомобильных шин.

Приборы

Оборудование для определения твердости по Шору было создано изобретателем самого метода. В зависимости от способа, используется дюрометр либо склероскоп.

Прибор, называемый дюрометром, применяют для определения твердости Шора вдавливанием. Данные устройства представлены несколькими типами. Приборы классов D и A включают следующие детали:

Опорную поверхность. Площадь ее составляет от 100 мм 2 . Имеет отверстие 2,5 — 3,5 мм диаметром в 6 или более мм от края.
Индентор. Представлен стержнем 1,1 — 1,4 мм диаметром из закаленной стали.
Индикаторное устройство. Демонстрирует выход за опорную поверхность кончика индентора, выражая в условных единицах его величину.
Калиброванную пружину. Служит для приложения усилия к индентору.

В качестве дополнительного оборудования, дюрометры оснащают приспособлением для фиксации груза. Оно центрировано по оси индентора и позволяет создавать определенное прижимное усилие.

Что касается типов дюрометров, их дифференцируют на основе шкал, применяемых для разных материалов. Всего существует 12 шкал. Наиболее распространены среди них варианты типов D и A. Тип A отличается направленностью на более мягкие материалы. Приборы данного типа характеризуются, следовательно, меньшим прижимным усилием и большей точностью измерений. Нужно отметить, что сила, создаваемая дюрометром, рассчитывается по специальным формулам.

Схема склероскопа Шора

Склероскопы представлены приборами, оснащенными сферическим бойком. Их также дифференцируют на несколько типов на основе шкал. Наиболее распространены C и D. Так, устройство типа C имеет установленную на штативе с предметным столиком полую трубку с окном. На последнее нанесена шкала. Внутри трубки находится боек 2,5 г массой и 1,25 мм радиусом, удерживаемый фиксирующе-спусковым устройством, установленным сверху трубки. Высоту отскока фиксируют визуально. Устройства типа D имеют более тяжелый боек (36 г) и электронное или механическое устройство регистрации величины отскока. Боек обычно бывает с алмазным наконечником, хотя для исследования мягких материалов применяют варианты со стальным тупым наконечником.

Отдельно следует отметить, что ввиду наличия нескольких шкал для каждого из приборов для определения твердости Шора, создана таблица перевода из одной в другую.

Осуществление измерений

Измерение твердости способом вдавливания выполняют на горизонтальной твердой поверхности. Дюрометр располагают вертикально. Опорную поверхность прибора быстро прижимают к исследуемому предмету и оказывают на него давление. Спустя 15 секунд снимают показания. Далее выполняют вычисление среднего для пяти замеров в различных точках поверхности на взаимном удалении от 6 мм. В случае мгновенного замера показания снимают через секунду после оказания давления. При этом учитывают максимальный результат.

Проведение измерений методом Шора

В случае получения на дюрометре типа D результатов менее 20, следует использовать прибор типа A, и наоборот, если дюрометр класса A дает значения более 90, переходят на устройство типа D.

Для повышения точности опорную поверхность прижимают к предмету с применением штатива и груза.

Для выполнения корректных измерений необходимо соблюдение следующих требований:

Необходимо, чтобы толщина исследуемого предмета составляла от 6 мм. Для достижения данного значения допустимо совмещение нескольких слоев, однако вследствие недостаточно плотного их прилегания возможно отклонение результатов в сравнении с аналогичными цельными предметами.
Измеряемые предметы должны иметь размеры, достаточные для осуществления измерений на расстоянии от 12 мм от краев поверхности.
Исследуемая поверхность в радиусе хотя бы 6 мм от кончика индентора должна быть ровной. При наличии перепадов, шероховатостей, неровностей происходит существенное отклонение результатов.
Материалы кондиционируют.
Необходимо учитывать условия среды и исключить те из них, что влияют на параметры материала.

При исследовании методом отскока склероскоп устанавливают вертикально по отвесу или уровню. Измеряемый предмет фиксируют на его столике, зажимается. Цилиндрические детали размещают в специальной подставке, а крупные предметы исследуют съемной частью прибора. В данном случае также проводят пять измерений твердости и результатом считают их среднее значение. При этом удары выполняют с частотой до 5 в 10 секунд, а точки располагают в 2 мм или более друг от друга и от краев.

Таким образом, технология определения твердости методом Шора включает простые, но неточные методы, наиболее применимые для быстрых измерений.

Твердость – это способность оказывать сопротивление внедрению в поверхностные слои другого более упругого тела – индентора. Чтобы выразить эту величину в числовых значениях, необходимо было создать шкалу твердости. Над этим вопросом работало немало ученых. В итоге было создано около десяти универсальных шкал. Каждая имеет свои особенности, предназначена для определенных материалов, выражается в собственных значениях. Одна из них – шкала Шора.

Измерение твердости методом Шора

Альберт Шор жил в двадцатом столетии. Он был промышленником, его предприятие производило низкомодульные материалы. Это вещества, обладающие малой продольной упругостью. При таких характеристиках они являются эластичными без значительного повышения температуры, достаточно даже комнатных показателей. Такими свойствами обладают полимеры, каучуки и продукты его вулканизации, часть разновидностей пластмассы. Таким образом, шкалу твердости Альбер Шор разработал из-за производственной необходимости. Она помогала облегчить труд и с помощью профессиональных продавцов, сделать его предприятие успешнее. И этот способ идеально подходит для определения твердости полиуретана.
Метод Шора – эмпирический. Это означает, что он связан с наблюдениями, проведением опытов, получением выводов на основе восприятия результатов. Показатели, выявленные по этому методу, невозможно точно перевести в другие известные величины твердости, из-за этого шкала Шора является не связанной с фундаментальными характеристиками испытываемого материала.

Но при этом показатели, получаемые с помощью прибора Шора, имеют высокое практическое значение. Их использование широко распространено в различных отраслях. К примеру, автомобилистов интересует твердость по Шору резины, используемой для изготовления покрышек. Оптимальные показатели варьируются от 50 до 75. Чем мягче резина, тем лучше она сцепляется с дорогой. Однако чрезмерно мягкие образцы имеют малый срок службы, так как быстро истираются. А еще слишком мягкие шины больше шумят. Учитывая условия эксплуатации, можно подобрать подходящие по твердости шины, используя число Шора.

К сожалению, не каждый производитель покрышек указывает твердость, хотя определить ее совсем не сложно. Наличие отметки говорит об ответственном подходе к производству и отличных показателях качества.

Метод больше всего подходит для достаточно мягких материалов. Измерять твердость полиуретана по Шору удобно и быстро.

Как измеряется твердость полиуретана по Шору

Определение твердости дюрометром

Прибор для измерения показателей был создан самим Шором еще в 1920 году. Название его – дюрометр. Он состоит из опорной площадки с отверстием посередине, стержня-индентора и упругой пружины, прилагающей к стержню некоторую силу. Также дюрометр снабжен индикатором, показывающим, насколько носик индентора выдвигается за границы опорной поверхности.

Существует несколько шкал твердости. Чаще всего применяются A и D. Разные шкалы необходимы для большей точности, ведь измерения проводятся для различных материалов. Шкала A оптимальна для мягких, а D подходит для более упругих.

Также использование этого метода требует учета условий окружающей среды. Перед тем, как определить твердость изделий из полиуретана, важно отметить влажность среды, температуру, наличие прямого солнечного излучения. Для истинных показателей следуют исключить факторы, искажающие результаты. Помочь в этом могут стандарты ISO.

Также существуют особые требования к виду образца для испытаний. Толщина его должна превышать 6 мм. Ширина же должна быть такой, чтобы до каждого из краев при измерении оставалось не менее 12 мм. Образец должен быть гладким, так как шероховатая текстура приводит к получению искаженных результатов.

Метод определения твердости

Чтобы определить твердость материала, дюрометр устанавливается вертикально, от носика индентора до любого из краев должно оставаться не меньше 1,2 см. Опорная панель быстро, но без толчка прижимается к поверхности образца. При этом необходимо сохранять параллель между плоскостями. Давление может оказываться с помощью специального груза или же ручным жимом.

При мгновенных измерениях показатели снимают через 1 секунду. Но чаще выдерживают интервал в 15 секунд. Для большей точности измерения проводятся пять раз на различных участках образца. Из полученных значений высчитывается среднее арифметическое. Результат может быть от нуля до ста. Это и есть показатель твердости полиуретана по таблице Шора.

Где применяются показатели твердости по Шору

Важны показатели упругости у герметика. Так, в случае, если его придется вскрывать, например, из-за того, что он потемнел, потрескался, более низкие показатели твердости окажутся выгоднее. Мягкий герметик удобнее демонтировать. Оптимальные показатели 10-25. Большие величины говорят о низком качестве герметика.

Твердость покрышек для велосипедов, конечно, должна быть ниже, чем для автомобильных колес. Но все же минимальные показатели около 30. А вот для скейтбордов необходимы твердые колеса. Минимальный порог – 75, а если нужны жесткие колеса, то отметка должна быть в районе 95, что схоже с требованиями к твердости шин вилочных погрузчиков.

Даже выбирая каски для рабочих строительной площадки, важно учитывать показатели твердости. Минимальные показатели – 75 единиц. Использовать защитные головные уборы из более мягкого пластика, с показателями 40-60, опасно для жизни и здоровья.

Твердость каких материалов измеряется c помощью шкалы Шора

Показатели твердости по этому методу являются государственными стандартами для таких материалов, как резина, каучук, эбонит, силикон, пластик, полиуретан. Впервые подобные нормы были утверждены для резины. Стандарт появился еще в 1975 году, после чего неоднократно корректировался.

Измерять методом Шора можно и твердость металлических изделий. Но технология при этом немного другая. При измерении твердости заведомо жестких материалов отслеживают не глубину погружения индентора, а высоту отскока носика. Для показателей, получаемых методом отскока, также есть отдельная шкала. Но в промышленности чаще применяются другие более точные способы определения.

Несмотря на это, места и ситуации, где используется метод Шора, очень разнообразны и порой неожиданны. Так, на показатели твердости обращают внимание медики, когда подбирают специальные резиновые бинты для фиксации шин. Последние необходимы при оказании помощи после травмы костей. Слишком мягкие бинты не могут достаточно качественно фиксировать шину, а слишком жесткие могут пережать сосуды и нарушить кровоток.

Таким образом, метод, изобретенный американским промышленником еще в прошлом веке, до сих пор актуален во многих областях благодаря объективности и доступности применения.

Читайте также: