Introduzione

La qualità dei materiali DLT-SWW-W-W-W-W-W-W-W-W-W-W-W-W-W-W-W-W-W-W-W-W-W-W-W-W-W-W-W-W-W-W-W-W-W-W-W-W-W-W-W-W-W-W-W-W-W-W-W-W-W-W-W-W-W-W-W-W-W-W-W-W-W-W-W-W-W-W-W-W-W-W-W-W-W-W-W-W-W-W-W-W-W-W-W-W-W-W-W-W-W-W-W-W-W-W-W-W-W-W-W-W-W-W-W-W-W-W-W-W-W-W-W-W-W-W-W-W-W-W-W-K-K-K-W

Cos'è ASTM D2240?

ASTM D2240, intitolato “Standard Test Method for Rubber Property –Durometer Hardness”, è lo standard primario utilizzato in tutto il mondo per misurare la durezza di indentazione di elastomeri e plastiche.

Altre scale specificate in ASTM D2240 includono Shore O, Shore OO e Shore DO, che affrontano materiali che cadono al di fuori della tipica gamma Shore A/D, come schiuma morbida, elastomeri gel-like, e plastiche estremamente dure.

Scale del Durometro e le loro applicazioni tipiche

La tabella seguente riassume le scale di durometro più comuni di riferimento in ASTM D2240 e i materiali per i quali sono adatti:

  • Shore A:[] Morbido elastomeri semirigidi (ad esempio, guarnizioni in gomma, O-rings, battistrada pneumatici, suole da scarpa, guarnizioni).
  • D:[] Gomme dure e plastiche rigide (ad esempio, cappelli duri, ingranaggi in plastica, componenti di sottomissione per auto, coperture per nastri trasportatori).
  • Shore O:[] Morbide elastomeri e gomma spugna (ad esempio, posti in schiuma, strisce meteorologiche, coperture in rotolo morbido).
  • Shore OO:[ Gel e schiume molto morbidi (ad esempio, gel in silicone, schiuma a bassa densità, supporti di smorzamento delle vibrazioni).
  • Dettagli DO:[ Gomma e plastica estremamente dure (ad esempio, palle di bowling, ruote di plastica, ruote di ruote di fusione).

La scelta della scala giusta non è solo una questione di convenienza; l'utilizzo di un durometro con una forza di primavera troppo alta per un materiale morbido si tradurrà troppo profondamente, dando una lettura vicino a 0 e perdendo la risoluzione.

Perché la prova di durezza di gomma

La durezza è uno dei test meccanici più fondamentali per gli elastomeri, ma la sua importanza si estende ben oltre un semplice numero. La durezza è spesso utilizzata come surrogato per altre proprietà meccaniche perché correla, anche se imperfettamente, con modulo, resistenza alla trazione, resistenza alla lacrima e set di compressione.

In settori come l'automotive, l'aerospaziale e la sanità, i componenti in gomma devono soddisfare le specifiche di durezza esatte per funzionare correttamente. Un O-ring che è troppo morbido può trapelare; un battistrada di pneumatici troppo duro può compromettere la trazione; una guarnizione di dispositivo medico che ha derivato nella durezza può fallire un test di sterilità.

Durezza e prestazioni dei materiali

Il rapporto tra durezza e prestazioni è multiforme.

  • Resistenza all'abrasione e all'usura:[ Generalmente, i composti più difficili resistono al taglio e all'abrasione meglio, ma diventano fragili e possono soffrire di cracking affaticamento.
  • Comportamento psicologico:[ I materiali più morbidi hanno coefficienti di attrito più elevati su superfici ruvide; i materiali più difficili scivolano più facilmente ma possono mostrare meno grip.
  • Capacità di sigillamento:[ Nelle guarnizioni statiche, una durezza ottimale (tipicamente 50-80 Shore A) fornisce sufficiente conformità per riempire le irregolarità della superficie mantenendo la resistenza all'estrusione sotto pressione.
  • L'umidità della vibrazione:[ Le gomme più morbide assorbono più efficacemente l'energia, mentre i montaggi più difficili trasmettono vibrazioni ad alta frequenza.
  • Resilienza:[ Spesso la durezza si correla inversamente con la resilienza di rimbalzo—i materiali morbidi risalgono più lentamente.

Comprendere queste correlazioni aiuta gli ingegneri a selezionare il composto giusto per il lavoro e diagnosticare guasti di campo quando le misurazioni di durezza deviano dalle specifiche.

Procedura di prova ASTM D2240 Passo dopo Passo

Eseguire un test di durezza del durometro per ASTM D2240 richiede un'attenta attenzione alle attrezzature, alla preparazione del campione e alla tecnica. L'obiettivo è quello di ottenere una lettura che riflette la durezza del materiale, non un artefatto di irregolarità di superficie, effetti di spessore, o bias dell'operatore.

Set di attrezzature

  • Durometer:[] Lo strumento deve essere calibrato secondo le istruzioni del produttore e verificato quotidianamente utilizzando uno stand di calibrazione e blocchi di riferimento noti. I durometri digitali con una risoluzione di 0,1 unità di durezza sono preferiti per precisione.
  • Sp. di prova:[[]] Stand manuali o motorizzati che applicano il reattore ad un tasso controllato (di tipo 3.2 mm/s) e garantiscono il contatto perpendicolare riduce la variabilità dell'operatore.
  • Indenter condition:[] Il indentatore dovrebbe essere privo di usura, nicchie o contaminazione.

Preparazione dello spettro

  • Spessore:[] Il campione deve essere di almeno 6,35 mm (1⁄4 in) di spessore. I campioni più spessi richiedono un'impilatura con un supporto rigido, ma l'impilamento può introdurre errori da attrito intrappolato o interstrato.
  • Surface stato:[ La superficie di prova deve essere pulita, piatta e priva di depressioni, grano sollevato o flash. Le superfici dure devono essere lisciate con carta abrasiva fine senza riscaldamento.
  • Condizione:[[]] Gli occhiali devono essere condizionati a temperatura di laboratorio standard (23 ± 2 °C) e umidità (50 ± 5% RH) per almeno 3 ore prima di testare. Per i materiali che espongono il rilassamento del strisciante o dello stress, è consigliato un periodo di condizionamento di 24 ore.

Procedura di prova

  1. Posizionare il campione su un incubo rigido e piatto (acciaio vetro o lucido) che è almeno 50 mm × 100 mm e almeno 6 mm di spessore.
  2. Portare il indentatore del durometro a contatto con la superficie del campione il più delicatamente possibile per evitare la sovraccarico.
  3. Applicare il piede di indentatore al campione con una forza di circa 5 N (500 gf) per Shore A, o una forza sufficiente per garantire il contatto completo senza comprimere il materiale. In pratica, il peso del durometro (se palmare) o il carico del supporto di prova fornisce la forza di contatto.
  4. ASTM D2240 raccomanda un tempo di permanenza di 1 secondo per una lettura “rapida” o 15 secondi per una “lettura a scomparsa”. La lettura di 15 secondi è più comune perché permette al viscido di stabilizzarsi e dare un valore più ripetibile.
  5. Leggete il valore della durezza dalla scala o dal display digitale.
  6. Eseguire almeno cinque misurazioni in diverse posizioni del campione, distanziate almeno 6 mm e almeno 12 mm da qualsiasi bordo.

Pitfalls comune e come evitare di loro

Nonostante l'apparente semplicità del test del durometro, numerosi errori possono compromettere i risultati.

  • Spessore insufficiente:[] Testare un campione più sottile di 6,35 mm permette all'incudine difficile di influenzare la lettura, rendendo il materiale apparire più difficile.
  • Le irregolarità della superficie:[] Il flash della muffa, le linee di separazione o le grind ruvide creano punti morbidi o duri locali.
  • Indentatore improprio:] Utilizzando un durometro a colpo su un materiale che misura vicino al 90–100 su quella scala il materiale è troppo duro per la scala.
  • Variazione della forza dell'operatore:[ I durometri palmari sono noti per i bias dell'operatore.
  • Effetti di temperatura:[[] La durezza in gomma diminuisce con una temperatura sempre maggiore.
  • Creep e relax:[ Le letture prese dopo 1 secondo contro 15 secondi possono differire di 5-10 punti su molti materiali.
  • Indenter wear:[] Un indentatore usurato o danneggiato cambia l'area di contatto e le letture di spie.

Interpretazione dei risultati ASTM D2240

La lettura della durezza non è una costante del materiale intrinseco; è una misura dipendente dalle condizioni. I risultati di interpretazione richiedono la comprensione del contesto: la scala, il tempo di dimora, la temperatura e la storia del materiale. Ad esempio, una lettura di Shore A di 70 per un nuovo sigillo di gomma ti dice qualcosa circa il suo stato iniziale, ma lo stesso sigillo dopo 1000 ore di invecchiamento termico a 100 °C può leggere 80 Shore A a causa di post-curening o di oxtive.

I valori di durezza sono utilizzati anche per indurre il grado di cura. In elaborazione gomma, i materiali sotto-cured sono di solito più morbidi e hanno proprietà meccaniche povere; i materiali sovra-cured diventano difficili e fragili. Il controllo della durezza del durometro alla fine del ciclo di stampaggio fornisce un rapido criterio di passaggio / mal di QC. Molti produttori stabiliscono un range di durezza (ad esempio, 70 ± 5 Shore A) basato su dati storici e requisiti di consistenza del cliente.

Una variazione di oltre 5 punti di durometro all'interno di un lotto può indicare la miscelazione o la cura non uniformi. Un costante spostamento di durezza tra lotti suggerisce un cambiamento di materia prima o di parametri di processo. ISO 7619-1, un equivalente internazionale di ASTM D2240, utilizza la stessa metodologia di prova, ma può specificare tempi di dimora o spessori di campioni leggermente diversi.

Applicazioni in settori diversi

ASTM D2240 è utilizzato in quasi tutti i settori che producono o utilizzano prodotti di gomma e di elastomeri, e qui di seguito sono esempi dettagliati di tre settori chiave.

Industria automobilistica

L'automobile moderna contiene centinaia di componenti elastomerici: pneumatici, montature motore, boccole, tubi, guarnizioni, guarnizioni e serrature. Ciascuno ha un range di durezza di destinazione che bilancia le prestazioni e la durata. Ad esempio, un composto di battistrada di pneumatici funziona tipicamente 60–75 Shore A per fornire la presa e resistenza all'usura.

Dispositivi medici

I gas di elastomeri in applicazioni mediche, come il tubo di silicone, la setta, le guarnizioni per i set di IV e i guanti, devono soddisfare le severe esigenze di biocompatibilità e meccanica.

Prodotti industriali

I materiali di copertura a nastro trasportatore sono generalmente 60–80 Shore A— abbastanza difficile da resistere all’abrasione da minerali e aggregati ma abbastanza flessibile da poter scorrere correttamente. I rulli industriali utilizzati per la stampa, la manipolazione della carta o la lavorazione dell’acciaio hanno bisogno di una durezza precisa per mantenere la pressione del capezzolo senza danneggiare il web.

Standardizzazione e Global Equivalents

ASTM D2240 è lo standard dominante in Nord America, ma esistono altri standard regionali. ISO 7619-1] è uno standard armonizzato a livello internazionale che rispecchia strettamente ASTM D2240, utilizzando gli stessi valori di durometro e i principi di test. Le differenze chiave sono che ISO 7619-1 specifica un tempo di dimora di 3 secondi (con le opzioni 1- o 15-second) e

Conclusioni

ASTM D2240 test di durezza in gomma è molto più di una misura di routine, è un punto cardine della validazione dei materiali, del controllo della qualità e dell'affidabilità dei prodotti in tutte le industrie. Fornendo un metodo standardizzato e riproducibile per quantificare la durezza dell'indentazione, questo test consente agli ingegneri e ai professionisti della calibrazione della qualità di garantire che i componenti in gomma soddisfino le specifiche richieste di sicurezza e prestazioni.

Per ulteriori informazioni sulle procedure di calibrazione del durometro, fare riferimento alla ufficiale ASTM D2240-15 standard[]. Per indicazioni sulla scelta della scala del durometro corretta, consultare ] Guida di selezione del durometro degli strumenti. Per una visione più ampia dei metodi di test della gomma, la