Die wichtigste Methode zur Messung der Härte für flexible und halbstarre Materialien ist die Shore-Härteskala. Ein scheinbar verwirrendes System aus Zahlen und Buchstaben, das die relative Widerstandsfähigkeit von Materialien definiert. Dieser Artikel erklärt das Mysterium der Shore-Skala und ihre Bedeutung für die Fertigung vollständig.
Was ist die Shore-Härteskala?
Der Shore-Härtemesser ist ein Instrument zur Messung der Härte des Materials, im Allgemeinen von Gummi, halbstarren Kunststoffen, harten Kunststoffen und thermoplastischen Elastomeren. Das zur Durchführung der Shore-Härteprüfung verwendete Gerät heißt a Shore-Durometeroder Shore-Härteskala. Der Härtewert wird durch das Eindringen des Durometer-Eindringkörperfußes in die Probe bestimmt.
Die Shore-Härteskala verwendet eine Kombination aus Buchstaben und Zahlen, um verschiedene Arten von Materialien zu klassifizieren. Gummi und Kunststoffe gibt es in verschiedenen Formen, die von starr bis weich reichen. Die Durometer-Härteskala veranschaulicht die Materialhärte im Verhältnis zu anderen Materialarten.
Es gibt verschiedene Shore-Härte-Skalen zur Messung der Härte verschiedener Materialien, wie z. B. Weichgummi, Hartkunststoff und superweiche Gele. Diese Härteskalen wurden erstellt, damit jeder über diese Materialien diskutieren und einen gemeinsamen Bezugspunkt für sie haben kann.
Wie berechnet man die Shore-A-Härte?
Die Messung der Shore-A-Härte wird als „Durometer“ bezeichnet. Die Shore-Härte wird berechnet, indem ein federbelasteter Stahlstab mit konischer Spitze in das Material gedrückt wird. Abhängig davon, wie weit die Straße in das Material eindringt, wird eine Härte zwischen 0 und 100 vergeben. Weichere Verbindungen, die weniger Widerstand bieten, eignen sich beispielsweise ideal für Niederdruckdichtungen, bei denen sich das Material an raue oder unebene Oberflächen anpassen muss. Im Gegensatz dazu eignen sich härtere Materialien besser für Hochdruckdichtungen.
Im Folgenden sind die Prüfkriterien für den Shore-Durometer-Härtetest aufgeführt.
- Durchmesser der Stahlstange: 1.1 mm bis 1.4 mm
- Stangenspitzenwinkel: 35°
- Spitzendurchmesser: 0.79mm
- Angewandte Kraft: 8.064 N (822 g)
Das Format für die Beschriftung der Shore-Skala besteht zunächst aus einer Zahl, dann dem Wort „Shore“ und schließlich der Art der Prüfung. Beispielsweise hat ein Standard-O-Ring einen Härtewert von 70 Shore A. „70“ zeigt die relative Härte des Materials im Vergleich zu anderen getesteten Materialien. „Shore“ steht für die Testmethodik und „A“ für die Unterart des Shore-Tests.
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Shore-Härte-Skalen
Die Zahlen auf einer Shore-Härteskala stehen in direktem Zusammenhang mit der Materialhärte. Hier bedeuten höhere Zahlen einen höheren Härtewert. Im Gegensatz dazu sind die Buchstaben ein Hinweis auf die Testmethode. Die Shore-A-Härteskala (Durometer) ist eine von vielen Durometerskalen, die zur Messung der Materialhärte verwendet werden. Es gibt 12 Shore-Härteskalen, die durch die Buchstaben A, B, C, D, E, M, O, OO, DO, OOO und OOO-S dargestellt werden, und Shore OO, O, B, C und H sind darin selten der Kunststoff- und Gummiindustrie.
Shore A und Shore D sind die beiden am häufigsten verwendeten Skalen zur Messung der Gummihärte. Die Zahlen auf einer Shore-Skala stehen in direktem Zusammenhang mit der Materialhärte. Hier bedeuten höhere Zahlen einen höheren Härtewert. Während die Buchstaben ein Hinweis auf die Testmethode sind. Es gibt 12 Shore-Härteskalen, die durch die Buchstaben A, B, C, D, E, M, O, OO, DO, OOO und OOO-S dargestellt werden.
Shore oder Typ A und Typ D sind die beiden bekanntesten Skalen zur Messung der Materialhärte für Gummi, Kunststoffe und Nichtmetalle.
Shore A
Die Shore-A-Skala wird für weiche Materialien mit relativ hoher Flexibilität verwendet, wie etwa halbstarre oder weiche Kunststoffe Silikon-Gummi. Diese Waage verwendet eine Grammkraft von 822 g (~1.8 lbs), um einen Stahlstab in die Testprobe zu drücken. Bei weicheren Materialien müssen Sie eine angemessene Kraft anwenden, da zu viel Kraft das Material durchdringt.
Im Handel finden Sie Durometer-Skalen, auf denen Typ A aufgedruckt ist. Dies sind Shore-A-Skalen und geben Ihnen eine Shore-Bewertung, wenn Sie sie gegen eine Materialoberfläche drücken.
Beispiel:
- Gummibänder haben im Allgemeinen eine Durometer-Härte von 25 Shore A.
- Ein Reifenprofil hat eine Härte von 70 A, während ein Ledergürtel eine Härte von 85 A haben kann.
- A Weiche Rollen von Rollschuhen und Skateboards 75 Shore A
Ufer D.
Die Shore-D-Klassifizierung wird zur Bestimmung der Härte von steiferen Materialien mit sehr geringer Flexibilität verwendet. Zu den gängigen Materialien, die mit der Shore-D-Skala in Verbindung gebracht werden, gehört Hart vulkanisierte Kautschuke, halbstarre Kunststoffe und starre Kunststoffe. Diese Waage verwendet eine Grammkraft von 4536 g (~10 lbs), um einen Stahlstab in die Testprobe zu drücken.
Beispiel: LKW-Reifen haben eine Standard-Durometer-Härte von 55 Shore D.
Ufer OO
Shore OO ist eine der weniger gebräuchlichen Skalen zur Messung der Shore-Härte. Es misst die weichsten Materialien wie Gummigele und Soft-Touch-Gummi. Auf der Shore OO-Skala getestete Materialien sind so weich, dass jede große Kraft die Testproben beschädigen würde. Daher wird dieser Test mit einer kleinen Grammkraft von 113 g (~0.25 lbs) durchgeführt.
Beispiel für einen Shore-Durometer-Härtetest: Kaugummi hat eine Durometer-Härte von 20 Shore.
Umwandlung der Uferskala
Einige Materialien, die zwischen weich und starr liegen, können sowohl auf der Shore-A- als auch auf der Shore-D-Skala getestet werden. In solchen Fällen können Sie anhand einer einfachen Umrechnungstabelle den Shore-A-Skalenwert ermitteln, der der Shore-D-Skala entspricht. Diese Umrechnung kann auch auf alle Shore-Härteskalen angewendet werden, obwohl die Kompatibilität eingeschränkter ist.
Diese Härteskalen wurden erstellt, damit jeder über diese Materialien diskutieren und einen gemeinsamen Bezugspunkt für sie haben kann.
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Bedeutung der Shore-Härte
Die Shore- oder Durometer-Skala spielt bei der Materialbewertung eine wichtige Rolle. Die Küste Die Härte verschiedener Materialien bestimmt ihre Kompatibilität mit verschiedenen Produkten. Sie können harte Materialien wie Metalle und Keramik mit Rockwell-, Brinell- oder anderen Tests testen. Zur Messung weicherer Kunststoffe und der Gummihärte steht Ihnen nur die Shore-Skala zur Verfügung.
Die weit verbreitete Einführung von Gummi- und Kunststoffprodukten hat zu einem Zustrom verschiedener Materialformulierungen geführt. Die Kategorisierung dieser Materialien ist aus technischer und fertigungstechnischer Sicht wichtig. Auf dem Markt sind verschiedene Arten von Gummimaterialien erhältlich, und wir benötigen wissenschaftliche Bewertungen, um zwischen ihnen unterscheiden zu können.
Die Gummihärte steht auch für die Festigkeit und Flexibilität des Materials. Höhere Shore-Werte bedeuten robustere Materialien, aber geringere Flexibilität. Gummi wird hauptsächlich wegen seiner Flexibilität verwendet, aber auch Festigkeit ist die gewünschte Produkteigenschaft. Die Shore-Härteskala hilft bei der klaren Unterscheidung zwischen Materialien und ermöglicht es Herstellern, das geeignete Material für die jeweilige Aufgabe auszuwählen.
Aus Produktsicht müssen Sie zwei Dinge berücksichtigen: Langlebigkeit und Anwendung. Sie sollten immer anspruchsvollere Materialoptionen für die lange Lebensdauer von Materialien verwenden. Materialien mit einer Bewertung von 50 Shore D oder höher halten mehrere Jahrzehnte und werden nur durch übermäßigen Abrieb und raue Beanspruchung abgebaut. Dies bedeutet jedoch nicht, dass alle Verbraucherprodukte aus solchen Hartgummis und Kunststoffen hergestellt werden sollten.
Wir müssen auch den Anwendungsfall für diese Produkte berücksichtigen. Kinderspielzeug muss sicher in der Anwendung sein. Der beste Weg, die Spielzeugsicherheit zu gewährleisten, ist die Verwendung weicherer Materialien. Eine Gummipuppe sollte aus flexiblem Formkautschuk hergestellt sein, der auf der Härteskala einen Shore-A-Wert von ~50 hat. Dies entspricht der Shore-Härte eines Radiergummis.
Beispiele für Shore-Härteskalen
Shore OO wird für sehr weiche Materialien verwendet, und obwohl es zur Klassifizierung verschiedener Produkte verwendet werden kann, wird es häufig als Referenz für Lebensmittel verwendet. Soft Food und Snacks wie Marshmallows oder Gummibärchen bewegen sich auf der Durometer-Skala um 10 Shore OO. Non-Food-Produkte wie Gel-Einlegesohlen liegen bei etwa 30 Shore OO.
Shore A-Skala verfügt über eine viel umfassendere Produktpalette unter ihrem Dach. Lebensmittel wie Kaugummi werden aus weichen Materialien mit einer Härte von 20 Shore A hergestellt. Während Ledergürtel bis zu 80 Shore A haben können. Ebonitkautschuk liegt mit einer durchschnittlichen Bewertung von 100 Shore A an der Spitze der Typ-A-Skala. Einige weiche Kunststoffe können mit der Typ-A-Skala getestet werden, dies ist jedoch ungewöhnlich.
Auch Shore D verfügt über eine große Auswahl an Produkten und Materialien. Aber im Gegensatz zu Typ A sind hier viel mehr Kunststoffe aufgeführt. Kunststoffmaterialien wie HDPE werden häufig zur Herstellung von Schutzhelmen verwendet. Sie haben einen Durchschnittswert von 75 Shore D. Darüber hinaus werden viele Holz- und Papierprodukte auch mit der Typ-D-Skala gemessen. Holzlineale haben eine Härte von ca. 70 Shore D, während Einbände von Lehrbüchern eine Härte von 40 Shore D haben.
Im Folgenden finden Sie eine einfache Tabelle mit Standard-Shore-Härteskalen und den zugehörigen Materialien und Produkten.
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Zusammenfassung
Die Shore-Härte ist eine einfache Möglichkeit, die relative Steifigkeit und Flexibilität eines Materials zu messen. Das komplexe Etikettierungsschema kann zunächst einschüchternd wirken. Aber es wird viel einfacher zu verstehen, wenn man die einfache Logik hinter dem System der Shore-Härteskala versteht.
Die Shore-A-Härteskala wird in der Polymer- und Kunststoffindustrie häufig zur Charakterisierung der Härte verschiedener Materialien verwendet. Die Messung der Materialhärte kann auch bei der Wartung der Materialien Ihres Systems hilfreich sein. Wenn Sie die Shore-Bewertung bestätigen möchten, finden Sie in den meisten Baumärkten ein Gummi-Härtemessgerät.
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