Твёрдость по Шору D: когда шкалу A меняют на D и как их соотнести

Шкалы A и D устроены одинаково только снаружи. Обе считают от 0 до 100 и показывают, насколько игла ушла в материал, но игла и пружина у них разные. Поэтому 50 Shore D и 50 Shore A описывают совершенно разные материалы: первый по ощущению близок к фторопласту, второй к мягкой прокладке крышки.

Игла и пружина шкалы D рассчитаны на пластик

По ГОСТ 24621-2015 «Пластмассы и эбонит. Определение твёрдости при вдавливании с помощью дюрометра» оба дюрометра имеют стержень диаметром 1,10–1,40 мм, а различаются форма острия и усилие (текст стандарта). Для типа A усилие пружины задано формулой 550 + 75 HA в миллиньютонах, то есть около 8 Н при показании 100. Для типа D формула 445 HD мН, около 44,5 Н при 100.

Острие типа D заострённое, у типа A притуплённое. Острая игла под большим усилием входит в жёсткий пластик на измеримую глубину, а в мягкой резине проваливается до упора. Тупая игла с малым усилием, наоборот, на пластике почти не двигается, и прибор показывает 95–100 у любого материала тверже определённого предела.

Порог перехода задан в стандарте, а не на глаз

Пример: полиуретановый ролик на приёмке показал 93 по шкале A. По примечанию к пункту 8.2 ГОСТ 24621-2015 результат выше 90 означает, что прибор A уже не различает материалы, и замер повторяют дюрометром типа D. Обратное правило того же примечания: если тип D дал меньше 20, возвращаются к типу A. Обе фразы стоит перенести в техническое задание, тогда спор о цифрах 96 и 98 на шкале A просто не возникнет.

Тот же стандарт задаёт условия замера, которые часто пропускают. Толщина образца не менее 6 мм, острие не ближе 12 мм к краю, пять измерений в разных точках с шагом не меньше 6 мм, отсчёт через 15 ± 1 с либо мгновенный отсчёт в пределах 1 с с записью максимума. Порядок работы с прибором, от проверки на стекле до протокола, у шкалы D тот же, что и при замере твёрдости резины, меняется только дюрометр.

Время отсчёта сдвигает цифру на несколько единиц

Пластик под иглой продолжает понемногу проседать, поэтому отсчёт через 15 с даёт меньше, чем мгновенный. В паспортах это хорошо видно. Один изготовитель полуфабрикатов приводит для полиацеталя POM-C 79 Shore D по ISO 868 и 85 по ASTM D2240 (паспорт материала), а другой для фторопласта 59 и 55 по тем же методам (паспорт PTFE). Разница в 4–6 единиц получается на одном и том же материале, причём у фторопласта число по ISO 868 даже выше, чем по ASTM: кроме времени отсчёта, на результат влияют прибор, груз и подготовка образца.

Отсюда практический вывод для чертежа: рядом с числом пишут стандарт и время отсчёта. Запись «85 Shore D» без метода годится для справки, но не для приёмки: изготовитель замерит по ГОСТ через 15 с и получит 79–80, и обе стороны будут правы.

Перевод шкалы A в D делают только по паре замеров

Таблицы «Shore A ↔ Shore D» в сети собраны по разным материалам и дают разброс в десяток единиц. Связь между шкалами зависит от того, как материал ведёт себя под острой и тупой иглой, а это разное у полиуретана, эбонита и термоэластопласта. Надёжный перевод бывает только один: оба числа сняты на одном материале и записаны в его паспорте.

Паспорт литьевого полиуретана из открытого листа данных приводит обе цифры по DIN 53505: 95 по шкале A и 50 по шкале D. Пара годится как ориентир именно для этого материала. Полиуретан другой рецептуры с теми же 95 по A на шкале D может показать на несколько единиц больше или меньше, а эбонит и термоэластопласт ведут себя иначе. Пока полиуретан мягче 90 единиц, его подбирают по твёрдости полиуретана по шкале A, а резины по обычной шкале Шора A.

Сколько Shore A соответствует 50 Shore D?

Ориентир для 50 Shore D: около 95 Shore A, если речь о литьевом полиуретане, у которого обе цифры сняты в паспорте на одном материале. Для пластиков и эбонита такое соответствие не действует, общей формулы для них нет. Когда чертёж требует шкалу D, твёрдость не вычисляют из шкалы A: деталь или заготовку меряют дюрометром типа D по ГОСТ 24621-2015 и пишут результат с методом.

Когда твёрдость меряют по Шору D, а когда по Шору A?

Шору D применяют, когда дюрометр типа A показывает выше 90 единиц: для фторопласта, полиацеталя, полиамида, жёсткого полиуретана и эбонита. Шору A применяют, когда тип D показывает меньше 20: для резины, силикона и мягкого полиуретана. Порог закреплён в примечании к пункту 8.2 ГОСТ 24621-2015, и его удобно повторить в техническом задании, чтобы на приёмке не спорить о шкале.

Шкалой D меряют фторопласт, полиацеталь и жёсткий полиуретан

На схеме собраны паспортные значения. Фторопласт PTFE 50–65 Shore D по листу данных поставщика. Литьевой полиуретан 95 Shore A даёт около 50 Shore D, на схеме это узкая полоса 49–51. Жёсткий литьевой полиуретан в паспорте системы CE 0787 указан с твёрдостью 70–75 Shore D по ASTM D2240. Полиацеталь POM-C 79–85 Shore D в зависимости от метода. Все числа служат ориентиром для марок общего назначения; марка и твёрдость детали фиксируются в КП.

Заявку с твёрдостью по шкале D проверяют по светофору

Твёрдость в заявке на пластиковую или полиуретановую деталь бывает записана по-разному, и от этого зависит, сколько вопросов задаст технолог до расчёта.

Зелёный: в чертеже указаны материал, шкала, число с допуском и метод, например «PTFE, 55 ± 5 Shore D по ГОСТ 24621-2015». Деталь делают по спецификации, на приёмке меряют тем же прибором.

Жёлтый: стоит «твёрдость 95» без шкалы, или для полиуретановой детали задано 98 Shore A, где шкала A уже на пределе. Технолог предлагает перейти на шкалу D и пишет в КП отдельной строкой, какое число и каким методом будет проверяться. Это предложение изготовителя, его согласуют письменно до запуска.

Красный: твёрдость пересчитана из другой шкалы или из Роквелла и стоит в чертеже как приёмочный критерий, а сам материал не назван. По такой записи нельзя ни выбрать заготовку, ни принять партию. Сначала восстанавливают материал по образцу или паспорту, затем назначают шкалу.

Тонкие детали меряют на образце-свидетеле

Требование 6 мм толщины для шкалы D так же строгое, как для A. Шайба 2 мм из полиацеталя на столе твердомера покажет завышенное число, потому что игла почувствует опору. Складывать шайбы стопкой стандарт разрешает с оговоркой, что результат может отличаться от монолитного образца.

Для тонких деталей твёрдость подтверждают замером на заготовке, из которой их точили, или на свидетеле из той же партии. В заказе так и пишут: «твёрдость контролируется на заготовке», чтобы на приёмке никто не ставил прибор на кромку кольца.

Что сообщить изготовителю о твёрдости жёсткой детали

Для расчёта детали из пластика или жёсткого полиуретана с заданной твёрдостью нужны:

• материал или его обозначение по паспорту, если известен;
• твёрдость с шкалой, допуском и стандартом метода;
• на чём контролировать: деталь, заготовка или свидетель;
• назначение детали: опора, ролик, скребок, шайба, направляющая;
• температура, при которой деталь работает, если она далека от комнатной.

Наша компания изготавливает детали из инженерных пластиков мехобработкой и изделия из полиуретана литьём по чертежу или образцу. Если твёрдость у образца неизвестна, её меряют подходящей шкалой и записывают в КП вместе с методом; перевод между шкалами в КП не попадает. Сводная таблица шкал Шора удобна для первой оценки, но не для приёмки.