ГОСТ 20403: твёрдость резины в IRHD и как пересчитать с Шора А

Метод IRHD появился как попытка сделать шкалу твёрдости резины привязанной к модулю упругости. Ноль шкалы соответствует материалу с нулевым модулем, сто бесконечно жёсткому, а глубину погружения шарика в сотых долях миллиметра переводят в единицы по таблице стандарта. Шор А устроен проще и быстрее, поэтому в цеху его больше, а IRHD чаще встречается в европейских чертежах и стандартах на кольца.

Стандарт 1975 года действует, международный аналог обновлён

ГОСТ 20403-75 «Резина. Метод определения твёрдости в международных единицах (от 30 до 100 IRHD)» введён взамен ГОСТ 13331-67 и ГОСТ 253-53, в тексте учтены изменения № 1 и № 2 (текст стандарта). По каталогу на октябрь 2026 года документ действует (карточка стандарта). Он соответствует СТ СЭВ 1970-79 и ISO 48:1979. Международный стандарт с тех пор пересмотрен: метод IRHD сейчас описан в ISO 48-2:2018 с диапазоном от 10 до 100 IRHD.

Для заказчика из этого следует простое правило. Если в импортном чертеже стоит «IRHD по ISO 48», в российской лаборатории испытание сделают по ГОСТ 20403 в пределах 30–100 IRHD. Мягкие резины ниже 30 IRHD этот ГОСТ не покрывает, для них нужен международный метод.

Твердомер давит шариком 2,5 мм с общей силой 5,7 Н

Параметры прибора собраны в таблице 1 стандарта. Индентор представлен шаром или стержнем с полушаровым концом диаметром 2,50 ± 0,01 мм. Предварительная нагрузка 0,30 ± 0,02 Н, основная 5,40 Н, общая 5,70 ± 0,03 Н. Образец прижимает плоская лапка наружным диаметром 20 мм с отверстием 6 мм под индентор, сила на лапку 8,3 ± 1,5 Н. Для снятия трения в приборе предусмотрен вибратор.

Порядок замера такой. Образец кладут на стол, прижимают лапкой, опускают индентор и 5–8 секунд держат под предварительной нагрузкой. Шкалу ставят на 100 (или на ноль, если она в сотых долях миллиметра) и плавно, без удара, прикладывают основную нагрузку. Через 30 ± 2 секунды читают показание. Так делают не меньше чем в трёх точках.

Расстояние от точки замера до края зависит от толщины образца: при 4 мм не меньше 7 мм, при 8–9 мм не меньше 9 мм, при 10 мм не меньше 10 мм, при 25 мм и толще не меньше 13 мм.

Глубина погружения переводится в IRHD по таблице 4

Если шкала прибора в сотых долях миллиметра, глубину переводят в единицы по таблице 4. Связь нелинейная: между 30 и 40 IRHD одна единица соответствует 0,05 мм глубины, между 60 и 70 около 0,02 мм, между 80 и 90 около 0,014 мм.

Пример: на образце из листа NBR 8 мм шарик под общей нагрузкой ушёл на 0,52 мм. По таблице 4 это 69,8 IRHD, после округления 70 IRHD. Если на соседней точке глубина 0,61 мм, твёрдость там 65 IRHD: разница в 0,09 мм даёт пять единиц шкалы.

Микротвердомер нужен для образцов толщиной 2 мм

Для тонких образцов стандарт задаёт микротвердомер с размерами, уменьшенными примерно в шесть раз. Шарик 0,395 ± 0,005 мм, предварительная нагрузка 8,3 мН, общая 153,3 мН, лапка наружным диаметром 3,35 мм. Образец толщиной 2,0 ± 0,5 мм, допускается от 1 мм, точка не ближе 2 мм от края. Глубину микротвердомера умножают на 6,00 и переводят по той же таблице 4.

По приложению параметры подобраны так, чтобы образец 8–10 мм на твердомере и образец 2 мм на микротвердомере давали примерно одинаковые числа. Пункт 4.5 при этом считает сравнимыми только результаты на образцах одной толщины, одного способа изготовления, с одним числом слоёв и на приборе одного типа.

Как перевести твёрдость IRHD в Шор А?

Перевести твёрдость IRHD в Шор А формулой нельзя: ГОСТ 20403-75 только отмечает в приложении, что для высокоэластичных резин значения в IRHD и по Шору А близки между собой. Для резины 60–70 IRHD разница обычно невелика, но у наполненных, жёстких и тонких образцов она растёт. Надёжный перевод получают замером одной пластины обоими приборами и записью пары чисел в паспорт смеси.

Чем замер IRHD по ГОСТ 20403 отличается от Шора А?

Замер IRHD по ГОСТ 20403-75 отличается от Шора А индентором и временем отсчёта. IRHD даёт шарик 2,5 мм с постоянной силой 5,7 Н и прижимной лапкой, а показание читают через 30 секунд. Дюрометр Шора А давит усечённой иглой через пружину, сила которой зависит от погружения, а отсчёт по ГОСТ 263-75 делают через 3 секунды. Поэтому на одной пластине результаты расходятся на несколько единиц.

Пересчёт с Шора А делают замером, а не по таблице

Таблицы «IRHD ↔ Shore A» в каталогах удобны для первой оценки, но их строят на конкретных смесях. Сдвиг в 2–4 единицы между шкалами для приёмки уже существен: допуск на твёрдость кольца в чертеже часто ±5 единиц. Поэтому при переходе с импортной спецификации на отечественную твёрдость переводят так: берут пластину смеси, которую собираются применять, и меряют её обоими методами; пару чисел вносят в паспорт.

Дюрометр Шора А работает по ГОСТ 263-75 со своими правилами отсчёта, а что цифры 60 и 70 значат для уплотнения, видно по шкале Шора А. Здесь важно другое: если чертёж требует IRHD, то и протокол изготовителя смеси должен быть в IRHD, иначе спор на приёмке неизбежен.

Протокол IRHD сравним только при одинаковом образце

Пункт 4.6 перечисляет, что должно быть в протоколе: дата испытания, обозначение резины, режим и дата вулканизации, вид поверхности (формованная или шлифованная), толщина образца и число слоёв, тип прибора, показания каждой точки и номер стандарта. Испытывают не раньше 16 часов и не позже 28 суток после вулканизации, кондиционируют не меньше 3 часов при 23 ± 2 °C без прямого солнца.

Две строки чаще всего пропускают: вид поверхности и число слоёв. Шлифованная поверхность и формованная с плёнкой отвечают по-разному, а два наложенных образца по 4 мм ведут себя иначе, чем монолит 8 мм. Без этих строк два протокола с цифрой 70 IRHD могут описывать разную резину.

Требование IRHD в КП на кольцо записывают по светофору

Зелёный: в чертеже стоит материал и твёрдость с методом и объектом замера, например «NBR, 70 ± 5 IRHD по ГОСТ 20403-75 на пластине-свидетеле 8 мм». Смесь подтверждают протоколом, кольца принимают по размерам и внешнему виду.

Жёлтый: стоит «70 IRHD» без указания, на чём мерить, а колец сечением 2–3 мм много. Технолог предлагает в КП метод: пластина-свидетель из той же смеси и закладки или микротвердомер по согласованной методике. Предложение изготовителя подписывают до запуска, отдельно от данных заказчика.

Красный: «70 IRHD» самовольно заменено на «70 Shore A» и стоит как приёмочный критерий, а материал не указан. Сначала восстанавливают материал по образцу или каталожному номеру, затем выбирают шкалу и метод. Подбор отечественной смеси взамен импортной с пересчётом твёрдости идёт как замена импортных уплотнений.

Цифра твёрдости не обещает работу кольца

Твёрдость в IRHD подтверждает, что смесь та, что заказана. Посадку кольца в канавке, стойкость к среде и остаточную деформацию она не гарантирует, и без испытаний изготовитель такие свойства не обещает. Наша компания изготавливает уплотнительные кольца нестандартных размеров по чертежу или образцу; для первой оценки шкал подходит таблица твёрдости по Шору, а для приёмки в КП оставляют одну шкалу и один метод. Для расчёта присылают чертёж или образец, материал, твёрдость с методом и указание, на чём её проверять.