Определение твердости резины по Шору: методика, шкалы, практика

Твёрдость по Шору характеризует сопротивление резины вдавливанию индентора и напрямую определяет эксплуатационные свойства РТИ: уплотняющую способность, износостойкость, упругость. Метод прост, не разрушает изделие и применим в цеховых условиях — именно поэтому он стал основным при входном контроле и разработке рецептур.

Нормативная база

В России измерение твёрдости эластомеров регламентируют:

• ГОСТ 263-75 — резина, определение твёрдости по Шору А (метод вдавливания конического индентора);
• ГОСТ ISO 7619-1-2013 — гармонизированный стандарт, шкалы А и D;
• ISO 868 — международный аналог, на который ссылаются зарубежные поставщики.

Все три документа описывают одинаковый принцип, но отличаются допусками на время выдержки и геометрию образца.

Принцип метода и типы дюрометров

Дюрометр (твердомер Шора) измеряет глубину вдавливания индентора под действием калиброванной пружины. Шкала 0–100 единиц: 0 — полное погружение, 100 — нулевое проникновение.

Шкала А

Индентор — усечённый конус с углом 35°, нагрузка пружины 8,064 Н при полном вдавливании. Применяется для мягких и средних резин (от 20 до 90 Shore A). Это основная шкала для уплотнений, манжет, шлангов.

Шкала D

Индентор — затуплённый конус с углом 30° и радиусом 0,1 мм, нагрузка 44,45 Н. Используется для жёстких эластомеров и пластиков (полиуретаны, эбониты, твёрдые силиконы) с показаниями выше 90 Shore A.

Правило практика: Если показание по шкале А превышает 90 единиц — переходите на шкалу D. Если ниже 20 по А — используйте шкалу 00. Работа вне рабочего диапазона даёт погрешность до ±5 единиц, что критично при приёмке ответственных РТИ.

Методика измерения

1. Образец толщиной не менее 6 мм (допускается стопка из 3 пластин). Поверхность — плоская, гладкая.
2. Температура образца и помещения — 23±2 °C (по ГОСТ 263).
3. Дюрометр устанавливается вертикально, прижимная площадка плотно прилегает к образцу.
4. Считывание показания — через 3 секунды (мгновенное) или 15 секунд (для фиксации ползучести).
5. Проводят не менее 5 измерений в разных точках, расстояние между точками — не менее 6 мм, от края — не менее 12 мм.

Таблица соответствия твёрдости типичных РТИ

Типичные ошибки при измерении

• Тонкий образец — при толщине менее 6 мм индентор «чувствует» подложку, занижая или завышая результат.
• Криволинейная поверхность — на шлангах и кольцах необходима плоская площадка или специальная оснастка.
• Температура — отклонение на 10 °C от нормы смещает показания на 2–4 единицы для НК и NBR.
• Не откалиброван прибор — проверяйте дюрометр по эталонным пластинам не реже 1 раза в смену.

Связь твёрдости с другими свойствами

Твёрдость по Шору коррелирует с модулем упругости при малых деформациях, но не заменяет испытания на разрыв, остаточную деформацию сжатия (ОДС) и морозостойкость. На практике при увеличении твёрдости с 50 до 80 Shore A усилие обжатия уплотнения растёт примерно в 2,5 раза, а эластичность по отскоку падает на 15–25%.

Выбор твёрдости для проектирования

При проектировании узлов уплотнения оптимальный диапазон — 65–75 Shore A: достаточная упругость для компенсации зазоров и приемлемая стойкость к экструзии. Для динамических уплотнений (штоковые манжеты) предпочтительнее 80–85 Shore A во избежание выдавливания в зазор при высоких давлениях (свыше 20 МПа).