Что такое твердость по Шору?

В основном твердость — это сопротивление материала проникновению и постоянной деформации более твердым телом. Это одно из свойств, которое важно для правильной спецификации и функционирования уплотнений и других критических компонентов в гидравлических системах. При выборе уплотнительных колец и других уплотнений твердость является ключевым свойством. Твердость уплотнительных материалов, таких как каучуки, эластомеры и пластмассы, обычно измеряется в единицах Шора или IRHD (Международная шкала твердости резины).

Значения твердости по Шору служат общей точкой отсчета при сравнении различных материалов. Существует 12 различных шкал для измерения веществ с различными свойствами, включая термопластические эластомеры, термореактивный каучук, эластомерные материалы, ячеистые материалы, гелеобразные материалы и некоторые пластмассы. Каждая шкала ранжирует значения твердости от 0 до 100, причем более высокие значения указывают на более высокую твердость.

Наиболее распространены шкалы A и D. Шкала Шора A подходит для материалов от мягких и гибких до полужестких, относительно негибких пластиков. По шкале Шора D измеряются твердые каучуки, полужесткие и жесткие пластмассы.

Твердость по Шору измеряется с помощью прибора для испытания на твердость, чтобы определить, насколько данный материал сопротивляется постоянному вдавливанию.

Метод испытаний основан на проникновении индентора определенного типа при вдавливании в материал в определенных условиях. Форма индентора и приложенная сила зависят от масштаба и испытания. Твердость при вдавливании обратно пропорциональна проникновению и зависит от модуля упругости и вязкоупругого поведения материала.

Стальной стержень с индентором конической формы выдвигается и прижимается к образцу. Чем тверже материал, тем больше прогиб и выше число. Сила прилагается быстро, без толчков, и определение твердости производится через 15 секунд. Также можно указать мгновенные показания. Этот метод представляет собой эмпирический тест, предназначенный в первую очередь для контроля. Не существует простой взаимосвязи между твердостью на вдавливание, определенной этим методом испытаний, и испытание по Шору плохо соотносится с другими фундаментальными характеристиками. Эксперты говорят, что результаты теста на твердость по Шору не обязательно служат для прогнозирования других свойств, таких как прочность или устойчивость к истиранию или износу. Таким образом, это лишь одно из многих соображений при проектировании продукта. Однако твердость по Шору часто используется в качестве индикатора модуля упругости эластомера при изгибе. Корреляция между твердостью по Шору и гибкостью сохраняется для аналогичных материалов, особенно в пределах ряда марок из одной и той же линейки продуктов, но это эмпирическая, а не фундаментальная зависимость.

Почему твердость уплотнения важна для проектировщиков гидравлических систем? Более мягкие уплотнения легче растягиваются и легче работают с мелкими дефектами поверхности и лучше уплотняются на шероховатых поверхностях. Это выгодно при более низком давлении в системе. При более высоких давлениях и в динамических приложениях твердость уплотнения не менее важна. Как правило, при той же глубине сальника более твердое уплотнение лучше противостоит истиранию и динамическому трению, а также противостоит выдавливанию зазора. Опорные кольца также часто используются в уплотнениях поршней или штоков для предотвращения выдавливания зазора.