Твёрдость по Шору:
перевод шкал A и D

Калькулятор переводит твёрдость по Шору из шкалы A в шкалу D и обратно, оценивает модуль упругости резины по её твёрдости и подсказывает, к какой группе относится материал и что из такой резины делают. Ниже — что такое твёрдость по Шору и чем отличаются шкалы, таблица перевода, твёрдость резины, силикона и полиуретана и как выбрать твёрдость для резинотехнического изделия.

Как пользоваться переводом твёрдости по Шору

1. Выберите шкалу, в которой твёрдость указана в чертеже, паспорте или каталоге: A — для резины и мягких материалов, D — для жёстких.
2. Введите твёрдость и допуск. В чертежах резиновых деталей твёрдость пишут с допуском, чаще всего ± 5 единиц: «70 ± 5 Шор А».

Пересчёт идёт сразу при вводе. Пример в окне в начале страницы — резина 70 ± 5 по Шору А, самая распространённая твёрдость уплотнений.

Что такое твёрдость по Шору

Твёрдость по Шору — сопротивление материала вдавливанию индентора твердомера (дюрометра). Индентор на пружине прижимают к образцу: чем мягче материал, тем глубже он входит. Шкала прибора — от 0 до 100 единиц: 0 — индентор выдвинулся на весь ход, 100 — не вошёл вовсе. Чем больше число, тем твёрже материал. Метод назван по фамилии американского изобретателя прибора Альберта Шора.

Для резины метод в России установлен ГОСТ 263-75 «Резина. Метод определения твёрдости по Шору А», для пластмасс и эбонита — ГОСТ 24621-2015 (шкалы A и D). Международные стандарты — ISO 48-4 для резины и американский ASTM D2240, в котором описано больше всего шкал.

Шкалы Шора A, D и 00: чем отличаются

Шкал несколько, они отличаются формой индентора и усилием пружины. Одна и та же резина на разных шкалах даёт разные числа, поэтому твёрдость всегда пишут вместе со шкалой.

Диапазоны шкал перекрываются: 90–95 Шор A — это низ шкалы D, а 10–20 Шор A — середина шкалы 00, примерно 60–70 единиц. Между шкалами нет точной формулы — материалы ведут себя по-разному под разными инденторами, — но для пересчёта A ↔ D есть таблица соответствия, по которой работает калькулятор.

Таблица перевода твёрдости Шор A в Шор D

Соответствие шкал A и D и модуль упругости резины, рассчитанный по формуле Гента. Модуль показывает, насколько резина сопротивляется растяжению и сжатию: у мягкой резины он в несколько раз меньше, чем у твёрдой.

Как читать таблицу: полиуретан 90 Шор А по шкале D — около 39 единиц. Модуль упругости вблизи 100 Шор A формулой не оценивают — там шкала A уже не различает материалы.

Твёрдость резины, силикона и полиуретана по Шору

Твёрдость резины задаёт рецептура смеси: вид каучука, количество наполнителя и пластификатора, степень вулканизации. Поэтому из одного каучука делают резины в широком диапазоне твёрдости.

Для сравнения на бытовых предметах: школьный ластик — около 40 Шор A, протектор автомобильной шины — 60–70 Шор A, подошва кроссовок — около 70 Шор A, колесо тележки из полиуретана — 95–100 Шор A.

Выбор твёрдости резины для технических изделий

Твёрдость — первое, что указывают в чертеже резиновой или эластомерной детали вместе с маркой материала. От неё зависит применение изделия: насколько оно уплотняет, гасит вибрацию, сопротивляется износу и выдавливанию.

• Уплотнения и прокладки. Мягкая резина, 40–60 Шор A, лучше прилегает к неровным поверхностям и уплотняет при малом усилии затяжки. Резина 70–90 Шор A держит давление и износ: её берут для колец и манжет гидравлики и для подвижных уплотнений.
• Высокое давление. Чем выше давление и больше зазор между деталями, тем твёрже резина: мягкая выдавливается в зазор. Для уплотнительных колец в гидравлике высокого давления — 80–90 Шор A, часто вместе с защитным кольцом.
• Виброизоляция. Виброизоляторы и амортизаторы делают из резины 40–60 Шор A: мягкая резина гасит колебания на более низких частотах.
• Износ и трение. Ролики, футеровки и скребки — из твёрдой резины и полиуретана, 80–95 Шор A.

Твёрдость в чертеже указывают с допуском, обычно ± 5 единиц. Узкий допуск, ± 3, требует точного соблюдения рецептуры и режима вулканизации, а значит, удорожает деталь — его назначают, только если от твёрдости зависит работа узла.

Измерение твёрдости по Шору: метод и твердомер

Образец кладут на жёсткое основание, твердомер прижимают перпендикулярно поверхности без удара и снимают показание через несколько секунд после прижатия: резина продолжает поддаваться, и показание со временем падает. Время выдержки указывают в результате — по ISO 48-4 для резины это 3 секунды. Образец должен быть толщиной не меньше 6 мм; тонкие пластины складывают в пакет, но такой замер менее точен. Измеряют в нескольких точках не ближе 12 мм от края и берут среднее. Готовую деталь сложной формы проверяют по образцу-свидетелю из той же смеси: на криволинейной поверхности показание искажается.

Твердомеры Шора бывают стрелочные и цифровые, ручные и на стойке. Ручным прибором измерение быстрое, но результат зависит от того, ровно ли и с каким усилием его прижали: разброс между операторами достигает нескольких единиц. Стойка прижимает прибор с постоянным усилием и без перекоса, поэтому для приёмки партии и спорных случаев измеряют на стойке. Твердомер каждой шкалы — отдельный прибор: значение по шкале A прибором D не получить.

На результат измерения влияют и условия: стандартная температура испытания — 23 ± 2 °C, а холодная резина показывает твёрдость выше. Свежевулканизованную деталь измеряют не раньше чем через сутки после изготовления. Поэтому в протоколе указывают метод, шкалу, время выдержки и температуру — без них значения из разных лабораторий сравнивать нельзя.

Резиновые детали с заданной твёрдостью

В технопарке ЗЭМ формовые резинотехнические изделия — уплотнения, прокладки, манжеты, кольца, втулки — изготавливают по чертежу или образцу на вакуумных вулканизационных прессах усилием 100 т.с. Резиновую смесь подбирают по условиям работы детали: среде, температуре, нагрузке и требуемой твёрдости по Шору А. Подробнее — на странице «Изготовление резинотехнических изделий». Подобрать размер уплотнительного кольца по ГОСТ поможет таблица размеров уплотнительных колец, а перевести твёрдость металлов — калькулятор перевода твёрдости HRC, HB и HV.