Durometer (hardheid) begrijpen: definities, gebruiken, typen en praktische voorbeelden

Het kennen van de diverse eigenschappen van een materiaal is cruciaal voor het ontwerpen van een onderdeel dat een bepaalde functie kan vervullen. Een belangrijke eigenschap die overwogen moet worden is de hardheid (durometer) van een materiaal. Durometer is een gestandaardiseerde methode om de hardheid van een materiaal te meten of de weerstand tegen gelokaliseerde vervorming door indentatie of abrasie. Het wordt vaak gebruikt om de hardheid van polymere materialen en andere niet-metalen te beschrijven.

Hardheid (durometer) is een dimensieloze meting. De hardheid van een bepaald materiaal is relatief ten opzichte van de hardheid van andere materialen waarbij waarden verkregen worden met dezelfde schaal. Verschillende durometerschalen zijn ontwikkeld om de hardheden van verschillende materialen te kwantificeren en te vergelijken. In dit artikel worden durometer, de verschillende schaaltypen en voorbeelden gedefinieerd.

Wat is Durometer (Hardheid)?

Durometer verwijst naar de hardheid zelf, of de capaciteit van een materiaal om gelokaliseerde vervorming te weerstaan. Het wordt vaak gebruikt om de hardheid van polymeren en andere niet-metalen te meten. Durometer kan ook verwijzen naar Shore-hardheid of Shore-durometer, genoemd naar Alfred Shore die de Shore-hardheidsschaal ontwikkelde. De term durometer wordt ook gebruikt om te verwijzen naar het instrument dat de hardheid van materialen meet.

Durometer is een eenheidloze waarde. Dat betekent dat de hardheid van een materiaal relatief is ten opzichte van de gemeten hardheid van andere materialen bij gebruik van dezelfde durometerschaal. Hardheidswaarden variëren van 0–100. Materialen met hogere waarden zijn harder dan materialen met lagere waarden. Bijvoorbeeld, een golfbal met een Shore-hardheid van 90A is harder dan een potloodradertje met een Shore-hardheid van 40A. Het is echter belangrijk om alleen hardheidswaarden van dezelfde schaal te vergelijken. Een hardheid van 40 op de Shore A-schaal is niet hetzelfde als een hardheid van 40 op de Shore D-schaal. Dit komt omdat hardheidswaarden relatief zijn ten opzichte van materialen op dezelfde schaal en geen relatie bestaat tussen de waarden van verschillende schalen.

Hoe een Durometer te gebruiken

De onderstaande stappen beschrijven hoe een hardheidstest uit te voeren:

1. Identificeer en bevestig de juiste indenterende voet aan de durometer. De Shore-hardheidsschaal die gebruikt moet worden hangt af van het testmonstermateriaal, terwijl de vorm en grootte van de indenterende voet afhangen van de Shore-hardheidsschaal.
2. Plaats het testmonster op een hard, vlak oppervlak dat ¼" dik of dikker is.
3. Test de Shore-hardheid van het materiaal door de durometer en zijn indenterende voet tegen het oppervlak van het testmonster te plaatsen.
4. Noteer de Shore-hardheidswaarde.

De testmethode is hetzelfde ongeacht welke Shore-hardheidsschaal gebruikt wordt.

Wat is een Durometer (Hardheid) Schaal?

Een durometerschaal is een classificatie die de hardheid van verschillende materialen beschrijft die samen gegroepeerd zijn op basis van gelijkaardige kenmerken zoals rigiditeit en flexibiliteit. Sommige hardheid (durometer) schalen, zoals Shore A en Shore OO, zijn bedoeld voor zachtere materialen. Andere, zoals Shore D, zijn voor harder materialen. De waarden van elke schaal variëren van 0 tot 100, waarbij materialen harder worden naarmate hun hardheidswaarde toeneemt.

Wat zijn de verschillende typen Durometer (Hardheid) Schalen?

Er zijn verschillende typen hardheid (durometer) schalen die de hardheid van verschillende materialen kwantificeren. De ASTM D2240 is het standaardmeetsysteem gebruikt om de durometer van thermoplastische elastomere (TPE's), thermohardende (gevulcaniseerde) rubberen en elastomere materialen, onder anderen, te meten. De 12 verschillende hardheidsschalen worden in de onderstaande lijst beschreven:

1. A

Shore A, of Type A, durometer (hardheid) schaal wordt gebruikt voor zachte en flexibele materialen zoals: zachte, gevulcaniseerde en natuurlijke rubber, TPE's, flexibele thermohardende en polyacrylaten, was, leren en vilt. Rubberbanden hebben een hardheid van ongeveer 20A terwijl een bandenprofiel een hardheid van ongeveer 70A heeft.

Voor meer informatie, zie onze volledige gids over Shore A Hardheidsschaal.

2. C

Type C-schaal wordt gebruikt voor "matig harde" rubberen, TPE's en kunststoffen en overlapt met de Type D-schaal. De Type C-schaal is bedoeld voor materialen die een hardheid hoger dan 90B hebben, maar lager dan 20D. Bijvoorbeeld, een horlogeband gefabriceerd uit een TPE kan een hardheid van 20C hebben, of ongeveer 12D.

3. D

Shore D, of Type D, schaal wordt gebruikt voor harder materialen zoals harde rubberen en rigide thermoplasten zoals polycarbonaat. Bijvoorbeeld, een skateboardwiel heeft een hardheid van ruwweg 50D terwijl een harde hoed een hardheid van 80D heeft. De Shore D-schaal is bedoeld voor materialen die een Shore A-lezing hebben die hoger is dan 90A.

Voor meer informatie, zie onze volledige gids over Shore D Hardheidsschaal.

4. B

De Type B-schaal is bedoeld voor matig harde rubberen, TPE's, vezelachtige materialen en papierproducten. Deze schaal is bedoeld voor materialen die een hardheid van meer dan 90A hebben, maar lager dan 20D. Terwijl Shore D ook gebruikt wordt voor materialen boven 90A, kan Shore B gebruikt worden om de hardheid van materialen aan het lagere einde van de Shore D-schaal te meten. Bijvoorbeeld, een wiel op een winkelwagentje heeft een hardheid van 76B of ruwweg 90A.

5. M

De Type M-schaal wordt gebruikt voor onregelmatig gevormde en dunne rubberen, TPE's en kunststoffen. Voorbeelden zijn O-ringen en pakkingen. Deze schaal is bedoeld voor materialen die een Shore A-hardheid tussen 20 en 85 hebben.

6. E

Durometer Type E wordt gebruikt om de hardheid van zachte rubberen, geschuimde elastomere en middeldichte textielwindingen zoals gewonden draden en garens te meten.

7. O

De Type O-schaal is voor zachte rubberen, TPE's en kunststoffen en voor middeldichte textielwindingen. De schaal is bedoeld voor materialen die een hardheid onder 20DO hebben.

8. OO

De Type OO-schaal is voor uitzonderlijk zachte rubberen, TPE's, kunststoffen, schuimen, sponsen, dierenweefsel en laagdichte textielwindingen. Deze schaal is bedoeld voor materialen die een hardheid onder 20O hebben.

9. DO

Type DO-schaal is voor materialen die een hardheid boven 90C hebben. Dit omvat "matig harde" rubberen, TPE's en dichte textielwindingen.

10. OOO

Type OOO wordt gebruikt om ongelooflijk zachte materialen te meten zoals pakschuimen, en open en gesloten-cel schuimen.

11. OOO-S

De Type OOO-S-schaal is voor het meten van viscoelastische polymeerhardheid. Dit omvat objecten zoals fietszittels, stoelkussens en gelmatrassen.

12. R

In tegenstelling tot de andere schalen is de R-schaal geen Shore-hardheid, maar een Rockwell R-schaal. De Rockwell-hardheidsschaal is vergelijkbaar met de Shore-hardheidsschaal maar wordt vaak gebruikt voor metalen in plaats van kunststoffen. De R-schaal is het beste voor metalen en harde TPE's, thermoplasten en thermohardende materialen.

De drie meest gebruikte schalen zijn de A, D en OO-schalen. Hoewel de grenzen van veel van de durometerschalen overlappen (zoals Shore B en Shore D die beide bedoeld zijn voor materialen met een hardheid van meer dan 90A), zijn deze drie schalen uitgebreid en kunnen ze een breed scala aan materialen met verschillende hardheden dekken. Het is belangrijk om te noteren dat hardheidswaarden tussen verschillende schalen niet vergeleken mogen worden en hardheidswaarden tussen schalen niet geconverteerd mogen worden.

Wat zijn voorbeelden van materialen die meestal gemeten worden door een Durometer?