Шкала твердости по шору

Шкала твердости по шору

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 .

Шкала твердости по шору

Шкала твердости по шору

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

Шкала твердости по шору

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.

Читайте также:  Гранулятор для изготовления пеллет

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.

Шкала твердости по шору

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 [1] [2] .

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»;
  • «Твёрдость по дюрометру 80A»;
  • допускается «Твёрдость по Шору 80 по шкале D»;
  • допускается в таблицах «Твёрдость, ед. Шора 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 этого получил широкое распространение в производственной практике.

Содержание

Принцип [ править | править код ]

Измеряется глубина вдавливания в материал определённого 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.

Шкалы дюрометра [ править | править код ]

Шкала твердости по шору

Для измерения дюрометром Шора применяется несколько шкал, используемых для материалов с различными свойствами. Две наиболее распространенных шкалы — тип A и тип D. Шкала типа A предназначена для более мягких материалов, в то время как D для более твердых. Помимо этого стандарт ASTM D2240 предусматривает в общей сложности 12 шкал измерений, используемых в зависимости от целевой задачи; различают типы A, B, C, D, DO, E, M, O, OO, OOO, OOO-S и R. Все шкалы делятся от 0 до 100 условных единиц, при этом высокие значения соответствуют более твердым материалам.

Соотношение между некоторыми шкалами дюрометров Шора

A5101520253035404550556065707580859095100
B612172227323742475156626671768185
C91214172024283237424752597077
D678101214161922252933394658
O8142128354248535761656972757984
OO45556270768083868890919394959798

Устройство прибора [ править | править код ]

Шкала твердости по шору

Шкала твердости по шору

В конструкции дюрометров Шора типов A и D входят следующие части:

  • Опорная поверхность (площадь не менее 100 мм²) с отверстием диаметром от 2,5 до 3,5 мм, центр которого находится на расстоянии не менее 6 мм от любого края опоры.
  • Индентор в виде закаленного стального стержня диаметром 1,10—1,40 мм.
  • 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 мм + 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.
  • Калиброванная пружина для приложения к индентору силы, рассчитанной согласно одной из приведенных ниже формул:
  • F = 550 + 75НA, где F — прилагаемая сила, мН; НA — твердость, определённая по дюрометру типа А;
  • F = 445НD, где F — прилагаемая сила, мН; HD — твердость, определённая по дюрометру типа D.

Опционально Твердомеры снабжаются специальным приспособлением или элементами крепления груза, центрированного по оси индентора, позволяющими создавать определённое прижимное усилие. Данное усилие может корректироваться нормативно-технической документацией на конкретные материалы.

Характеристики дюрометров типов A и D (ISO 868)

Тип шкалыИнденторУсилие на индентореПрижимное усилие [3]
НПредельное отклонениегсПредельное отклонение
AЗакаленный стальной стержень диаметром 1,25 мм, заканчивающийся усеченным конусом с углом при вершине 35° и диаметром вершины 0,79 мм0,550 + 0,075НA±0,07856 + 7,66НA±81 кг (12,5 Н)
DЗакаленный стальной стержень диаметром 1,25 мм, заканчивающийся конусом с углом при вершине 30°, радиус острия 0,10 мм0,445НD±0,44145,36НD±455 кг (50,0 Н)
Характеристики дюрометров других типов

Тип шкалыИнденторМаксимальное усилие на индентореПрижимное усилие [3]
Нгс
BЗакаленный стальной стержень диаметром 1,25 мм, заканчивающийся конусом с углом при вершине 30°, радиус острия 0,10 мм8,0618221 кг
CЗакаленный стальной стержень диаметром 1,25 мм, заканчивающийся усеченным конусом с углом при вершине 35° и диаметром вершины 0,79 мм44,6245505 кг
AO, L [4]Закаленный стальной шарик диаметром 5 мм8,06482212,5 Н
DOЗакаленный стальной шарик диаметром 2,38 мм44,6245505 кг
OЗакаленный стальной шарик диаметром 2,38 мм8,0648221 кг
OOЗакаленный стальной шарик диаметром 2,38 мм1,108113400 г
OOOЗакаленный стальной шарик диаметром 12,7 мм1,108113400 г
Читайте также:  Сигнализатор уровня жидкости схема

Проведение испытания [ править | править код ]

При испытании материалов, твердость которых не зависит от относительной влажности, дюрометр и образцы для испытания кондиционируют не менее 1 ч в условиях одной из стандартных атмосфер по ГОСТ 12423-2013 «Пластмассы. Условия кондиционирования и испытания образцов (проб)» (ISO 291) [5] , защитив их от воздействия прямых солнечных лучей. При испытании материалов, твердость которых зависит от относительной влажности, образцы для испытаний следует кондиционировать по тем же стандартам или согласно соответствующей нормативно-технической документации на испытуемый материал.

При этих же условиях проводят испытание.

Испытуемый образец должен иметь толщину 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.

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.

Испытуемый образец помещают на твердую ровную горизонтальную поверхность. Дюрометр устанавливают в вертикальном положении так, чтобы кончик индентора находился на расстоянии не менее 12 мм от любого края образца. Как можно быстрее без толчка к образцу прижимают опорную поверхность дюрометра, держа её параллельно поверхности испытуемого образца. К опорной поверхности с помощью специального приспособления или груза прилагают давление, достаточное для обеспечения надежного контакта с образцом.

Допускается пригружение твердомера вручную.

Снимают показания индикаторного устройства 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.

Лучшая воспроизводимость может быть достигнута путём использования подставки (штатива) 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. Интервал времени, после которого снимают показания, может устанавливаться на отдельные материалы собственной нормативно-технической документацией.

Проводят пять измерений твердости в разных местах поверхности образца, но на расстоянии не менее 6 мм от точки предыдущего измерения, и определяют среднее значение. Рекомендуется при получении с помощью дюрометра типа A 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 A.

Оформляют протокол испытаний, в который включают:

  • ссылку на стандарт;
  • полную идентификацию испытуемого материала;
  • описание образца для испытания, включая толщину, а в случае применения составного образца и число слоев;
  • температуру испытания и относительную влажность, если твердость испытуемого материала зависит от влажности;
  • тип дюрометра (A, D и т. д.);
  • если известно и если требуется, время, прошедшее с момента изготовления образца до момента измерения твердости;
  • отдельные значения твердости и интервал времени, по истечении которого эти показания снимались;
  • среднее значение твердости;
  • отдельные подробности процедуры, не указанные в стандартах, на которые имеются ссылки, и любые другие указания, которые могут повлиять на результаты.

Показания можно записывать по следующей форме, твердость по Шору: А/15:45, где A — 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.

Твердость по Шору некоторых материалов [ править | править код ]

Шкала твердости по шору

Материал, изделиеТвердость, ед. Шора [6]Тип шкалы
Гелевое сиденье велосипеда15—30OO
Жевательная резинка20OO
Виброгасящий материал Сорботан40OO
Виброгасящий материал СорботанA
Силиконовый герметик10—25A
Мягкий художественный ластик20A
Бытовые резиновые колечки [7]25—30A
Велосипедная камера30A
Бинт Мартенса (резиновый) [8]30—35A
Обычный ластик50—55A
Дверной уплотнитель55A
Лезвия стеклоочистителя55—60A
Автомобильная шина60—70A
Полиуретановая втулка сайлентблока65А
Мягкие колеса скейтборда75A
Гидравлическое уплотнительное кольцо70—90A
Резиновая пробка для ванны80—85A
Бумагоопорный вал пишущей машинки85—90A
Цельнолитые шины вилочного автопогрузчика90—95A
Прокладка биконитовая90—98А
Твердые колеса скейтборда98A
Эбонит100A
Литой пластмассовый ролик [9]50D
Пластик промышленной защитной каски75D

Дюрометры и шкалы Аскер [ править | править код ]

Название происходит от бренда «Asker» японского производителя Kobunshi Keiki Co. [10] , выпускающей ряд моделей приборов оригинальной фирменной модификации и имеющих соответствующие оригинальные шкалы. Методика измерения твёрдости с применением дюрометров Аскер основана на тех же принципах и фактически является методом Шора. Измерительный прибор, применяемый в этом методе, так же именуется «дюрометр». Применяется в основном для тех же материалов, что и описываемый в данной статье метод Шора, только преимущественно — мягких и эластичных. Часть фирменных шкал Аскер нормируется национальными стандартами Японии. Отличается от классического метода некоторыми параметрами измерительного прибора, инденторами и фирменными названиями типов шкал (моделей приборов).

Характеристики некоторых моделей дюрометров Аскер

Тип шкалыИнденторУсилие на инденторе
гс, при 0 ед. шкалыгс, при 100 ед. шкалы
JAЗакаленный стальной стержень диаметром 1,25 мм, заканчивающийся усеченным конусом с углом при вершине 35° и диаметром вершины 0,79 мм55855
JCЗакаленный стальной стержень диаметром 1,25 мм, заканчивающийся усеченным конусом с углом при вершине 35° и диаметром вершины 0,79 мм1004500
Аскер CЗакаленная стальная полусфера диаметром 5,08 мм55855
Аскер C2Закаленная стальная полусфера диаметром 5,08 мм55455
Аскер CSЗакаленный стальной цилиндр [11] диаметром 10 мм1004500
Аскер FPЗакаленный стальной цилиндр [11] диаметром 15 мм100200
Аскер FЗакаленный стальной цилиндр [11] диаметром 25,2 мм55455

Твёрдость по дюрометру Аскер обозначается так же, как твёрдость по дюрометру Шора, только вместо «Шор» указывается «Аскер», например, «Твёрдость по Аскер 80C».

Следует иметь в виду, что ряд названий типов шкал совпадает со стандартизованными, но не всегда совпадают значения этих шкал и используемые инденторы. Например, модель «Аскер A» полностью совпадает со стандартной моделью «Шор A», а модель «Аскер C» — только названием типа шкалы. В случае проведения испытаний дюрометром Аскер, модель которого полностью соответствует определённой модели дюрометра Шора для различения при записи результатов испытаний рекомендуется отдавать предпочтение записи «30 ед. Шор A» вместо «30 ед. Аскер A».

Читайте также:  D sub и vga одно и тоже

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.

Шкала твердости 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

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.

Шкала твердости по шору

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.

Шкала твердости по шору

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.

Шкала твердости по шору

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.

Шкала твердости по шору

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:

  1. 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.
  2. Измеряемые предметы должны иметь размеры, достаточные для осуществления измерений на расстоянии от 12 мм от краев поверхности.
  3. Исследуемая поверхность в радиусе хотя бы 6 мм от кончика индентора должна быть ровной. При наличии перепадов, шероховатостей, неровностей происходит существенное отклонение результатов.
  4. Материалы кондиционируют.
  5. 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.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.