Твердость по Шору

Твердостью называют способность материала противиться проникновению в поверхностные слои. Есть несколько вариантов определения этого показателя, на основании которых сделаны шкалы. Они выделяются направленностью на разнообразные материалы и технологией измерения. Дальше рассмотрена твердость по Шору.

Принцип измерения

Рассматриваемый метод используют для низкомодульных материалов, например как полимерные материалы, а конкретно каучуки, элистомеры, пластмассы, продукты их вулканизации. Он включает два способа: вдавливания и отскока.

Принцип первого способа Шора состоит в определении величины вдавливания в материал определенного индентора. Твердость устанавливается упругостью и вязкоэластичными параметрами, она обратно зависима от глубины вдавливания. Более того результаты зависят от формы индентора и приложенной силы. Ввиду этого нет связи данных, которые получены с использованием при измерениях самых разных приборов и даже устройств с различными параметрами. Более того твердость, измеряемая рассматриваемым методом Шора, не связана с каким-нибудь параметром исследуемого материала, потому как он считается эмпирическим.

Шкала твердости по Шору

Рассматриваемая технология очень популярна. Этому помогают ее следующие положительные качества:

• Она проста, в том числе благодаря конструкции прибора.
• Подобный вариант определения твердости обеспечивает быстроту измерений.
• Подойдет для поверхностей различного характера, в том числе криволинейных, существенных радиусов, больших предметов, готовых деталей. При этом технология отличается низкой точностью вследствие существенного разброса значений.

Полученные результаты предоставлены числовым значением с буквой, подобающей шкале.

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

Ориентировочное соотношение различных шкал

Для выражения твердости используются условные единицы измерения. По большей части эту технологию Шора используют для твёрдых материалов.

Более того, рассматриваемый метод Шора распространен в промышленности ввиду быстроты и простоты выполнения измерений. Тем его используют, по большей части, для контроля температурной обработки. Подойдет для определения твердости тяжёлых предметов, криволинейных поверхностей, готовых деталей. При этом, как и первый метод Шора, отличается невысокой точностью благодаря тому, что величина отскока бойка устанавливается, кроме твердости, многими прочими параметрами, а конкретно шершавостью поверхности, структурой, толщиной и др.

Аналогичным образом, не обращая внимания на самые разные технологии выполнения, методы Шора близки по качествам: за счёт простоты они предоставляют большую своевременность измерений, но с невысокой точностью.

Проблема рассматриваемой технологии заключается в том, что твердость по Шору невозможно точно перевести в другие величины твердости и прочности при растяжении. Это можно объяснить оторванностью твердости Шора от фундаментальных параметров из-за эмпиричного характера метода.

Эта технология имеет преимущественно практичную тенденция благодаря тому, что определяемый ею критерий оказывает влияние на характеристики эксплуатации. К примеру, аналогичным способом измеряют твердость резины покрышек автомобильных.

Оборудование для определения твердости по Шору создали изобретателем самого метода. В зависимости от способа, применяется дюрометр либо склероскоп.

Прибор, именуемый дюрометром, применяют для определения твердости Шора вдавливанием. Такие устройства предоставлены несколькими типами. Приборы классов D и A включают следующие детали:

• Поверхность опоры. Площадь ее может составлять от 100 мм 2 . Имеет отверстие 2,5 — 3,5 мм диаметром в 6 или более мм от края.
• Индентор. Предоставлен стержнем 1,1 — 1,4 мм диаметром из закаленной стали.
• Индикаторное устройство. Показывает выход за поверхность опоры кончика индентора, выражая в условных единицах его величину.
• Калиброванную пружину. Служит для приложения усилия к индентору.

В качестве дополнительного оборудования, дюрометры оборудуют устройством для фиксирования груза. Оно центрировано по оси индентора и дает прекрасную возможность создавать определенное прижимное усилие.

Что же касается типов дюрометров, их дифференцируют на основе шкал, используемых для тех или иных материалов. Есть всего 12 шкал. Самые популярные среди них варианты типов D и A. Вид A выделяется направленностью на более мягкие материалы. Приборы этого типа отличаются, стало быть, меньшим прижимным усилием и большей точностью измерений. Стоит отметить, что сила, создаваемая дюрометром, рассчитывается по специализированным формулам.

Схема склероскопа Шора

Склероскопы представлены устройствами, оборудованными сферообразным бойком. Их также дифференцируют на несколько типов на основе шкал. Самые популярные C и D. Так, устройство типа C имеет установленную на штативе с предметным столом пустотелую трубку с окном. На последнее нанесена шкала. В середине трубки находится боек 2,5 г массой и 1,25 мм радиусом, удерживаемый фиксирующе-спусковым устройством, установленным сверху трубки. Высоту отскока фиксируют зрительно. Устройства типа D имеют довольно тяжелый боек (36 г) и электронное или устройство которое работает механически регистрации величины отскока. Боек в большинстве случаев бывает с алмазным наконечником, хотя для исследования мягкого материала используют варианты со стальным тупым наконечником.

Особенно нужно выделить, что ввиду наличия нескольких шкал для любого из приборов для определения твердости Шора, сделана таблица перевода из одной в иную.

Исполнение измерений

Измерение твердости способом вдавливания выполняют на горизонтальной твёрдой поверхности. Дюрометр располагают вертикально. Поверхность опоры прибора быстро прижимают к исследуемому предмету и оказывают на него давление. Через 15 секунд снимают показания. Дальше выполняют вычисление среднего для пяти замеров в самых разнообразных точках поверхности на обоюдном удалении от 6 мм. В случае мгновенного замера показания снимают через секунду после оказания давления. При этом берут во внимание самый большой результат.

Проведение измерений методом Шора

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

Для увеличения точности поверхность опоры прижимают к предмету с использованием штатива и груза.

Для выполнения корректных измерений нужно соблюдение таких требований:

1. Нужно, чтобы толщина исследуемого предмета составляла от 6 мм. Для достижения данного значения допускается соединение пары слоев, впрочем вследствие недостаточно плотного их примыкания возможно отклонение результатов если сравнивать с подобными цельными предметами.
2. Измеряемые предметы должны содержать размеры, достаточные для выполнения измерений на расстоянии от 12 мм от краев поверхности.
3. Исследуемая поверхность в радиусе хотя бы 6 мм от кончика индентора обязана быть очень ровной. Если есть наличие перепадов, шероховатостей, неровностей происходит значительное отклонение результатов.
4. Материалы кондиционируют.
5. Очень важно понимать условия среды и убрать те из них, что оказывают влияние 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 специализированной подставке, а большие предметы обсследуют съемной частью прибора. В этом случае также проводят пять измерений твердости и результатом считают их усредненное значение. При этом удары выполняют с частотой до 5 в 10 секунд, а точки размещают в 2 мм или более один от одного и от краев.

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

Если вы нашли погрешность, пожалуйста, выдилите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.