Dureza Shore para plásticos y gomas: Shore A y Shore D

La medición de la dureza Shore es una técnica muy utilizada para evaluar la dureza de materiales como la goma, los plásticos y los elastómeros. A diferencia de otros métodos de ensayo de dureza, como Rockwell o Brinell, diseñados para metales y materiales más duros, el ensayo de dureza Shore mide específicamente la resistencia de los materiales más flexibles a la indentación. Esto lo hace especialmente valioso en aplicaciones en las que propiedades como la flexibilidad, la elasticidad y la resistencia al impacto son esenciales.

El término «dureza» se refiere a la capacidad de un material para resistir la indentación o la deformación localizada, a menudo cuantificada mediante un instrumento llamado durómetro. La escala de dureza Shore mide esta propiedad, proporcionando un valor numérico que indica cuánta fuerza es necesaria para crear una hendidura en el material. 

Escalas de dureza Shore: Shore A, Shore B y Shore OO

Las escalas de dureza Shore están diseñadas para medir la dureza de diversos materiales, normalmente plásticos y gomas, de conformidad con la norma ISO 48-4 o ASTM D2240. La dureza Shore es una técnica versátil para medir la dureza, desde materiales muy blandos como elastómeros termoplásticos (TPE) y gomas blandas hasta materiales muy duros como termoplásticos y termoestables. Las dos escalas de durómetro más utilizadas son Shore A y Shore D. Los valores de dureza de ambas escalas van de 0 a 100 y se basan empíricamente en la profundidad de indentación del ensayo.

Aunque no se utiliza con tanta frecuencia, la escala Shore OO también es una escala de durómetro utilizada para medir la dureza de los materiales. La escala de dureza Shore a utilizar depende del material y depende en gran medida del tipo de ensayo que el usuario desee utilizar.

Shore A frente a Shore D: ¿Cuáles son las diferencias?

Las principales diferencias entre las escalas Shore A y Shore D residen en el tipo de indentador y la fuerza aplicada para realizar los ensayos, así como en los materiales que se pretende medir. Estas diferencias son cruciales para seleccionar el procedimiento y la escala de ensayo del durómetro Shore adecuados.

Tabla de conversión de durómetros Shore

Existe cierto solapamiento entre las dos escalas, en las que se puede utilizar Shore A o Shore D para determinar e informar de la dureza de un mismo material. Por ejemplo, un material con una dureza de 100 Shore A equivale a aproximadamente 60 Shore D, mientras que un material con una dureza de Shore 10 D equivale a aproximadamente 70 Shore A.

La tabla siguiente muestra los valores aproximadamente equivalentes para las escalas Shore A y Shore D:

A pesar de estos solapamientos, es importante utilizar la misma escala al comparar diferentes materiales, para poder cuantificar eficazmente la dureza, el rendimiento y la calidad de un material.

Escala de dureza Shore A

Shore A mide la dureza de materiales más blandos y flexibles, como elastómeros, siliconas y gomas. El indentador para Shore A tiene una punta cónica, que es adecuada para penetrar en materiales más blandos. El durómetro Shore A aplica una fuerza aproximada de 8 N sobre un material utilizando una cabeza cónica de 35°.

Materiales comunes medidos con dureza Shore A

La dureza Shore A es una medida utilizada para cuantificar la dureza de los materiales flexibles y blandos. Es especialmente relevante para materiales como gomas, siliconas, elastómeros termoplásticos (TPE) y termoplásticos y termoestables más blandos.

Ejemplos de aplicaciones

La siguiente tabla muestra la dureza Shore A de algunos artículos conocidos:

Escala de dureza Shore D

Shore D mide la dureza de materiales más duros y rígidos, incluidos los plásticos duros y los elastómeros más duros con poca flexibilidad. El indentador para Shore D tiene una punta más afilada medida desde la horizontal en comparación con el indentador Shore A, lo que le permite penetrar en materiales más duros debido a la menor superficie sobre la que se aplica la fuerza del indentador. Para probar el durómetro Shore D, se aplica una fuerza de 44,5 N sobre un material utilizando una cabeza cónica de 30°.

Materiales comunes medidos con dureza Shore D

La escala Shore D se utiliza a menudo para medir la dureza de los plásticos y elastómeros más rígidos, como la goma vulcanizada, los TPE duros y los termoplásticos como el ABS, el PC y el PVC, entre otros.

Ejemplos de aplicaciones

La siguiente tabla muestra la dureza Shore D de algunos objetos comunes:

¿Cómo medir la dureza Shore?

El procedimiento de medición de la dureza Shore se describe en los cuatro pasos siguientes:

1. Coloque la muestra de ensayo sobre una superficie dura, plana o rígida. Aplique presión al durómetro de forma rápida y constante, evitando impactos o golpes bruscos.
2. Realice las mediciones de dureza a los intervalos especificados. Registre las lecturas a los 3 segundos y luego a los 15 segundos.
3. Mida la dureza en cinco puntos diferentes de la muestra de ensayo para tener en cuenta cualquier variación. Calcule y registre la media de estas mediciones.
4. Si la aguja del durómetro ha penetrado en el plástico hasta su profundidad máxima y el aparato se presiona firmemente contra el material, la aguja indicará el valor de dureza del material en la escala.

El valor de dureza se muestra en una escala que va de 0 a 100 y se determina por la cantidad de presión necesaria para formar una hendidura a una profundidad determinada. Los materiales con valores de dureza Shore más altos tienen durezas más elevadas. Sin embargo, es importante tener en cuenta que una mayor dureza Shore no significa necesariamente que un material sea más duradero o tenga mejores prestaciones en todas las aplicaciones. La dureza es sólo un aspecto de las propiedades de un material; otros factores como la flexibilidad, la resistencia al impacto y la resistencia a la tracción también desempeñan un papel fundamental a la hora de determinar el rendimiento general.

Consejos para solucionar problemas de lecturas de dureza Shore imprecisas

Conseguir lecturas precisas y fiables es esencial para tomar decisiones fundamentadas en la selección de materiales y el diseño de productos, pero hay varios factores que pueden contribuir a que las mediciones sean inexactas o a que surjan problemas específicos de los materiales. Estos son algunos consejos para ayudarle a garantizar lecturas de dureza Shore uniformes y precisas:

• Asegúrese de calibrar correctamente el durómetro Shore: calibre periódicamente el durómetro con un bloque de referencia estándar para garantizar lecturas precisas, ya que un dispositivo mal calibrado puede dar lugar a valores de dureza erróneos y afectar a la selección de materiales y al control de calidad. Mantenga el durómetro limpio y en buen estado; compruebe si la punta del penetrador y otras piezas están desgastadas y sustitúyalas rápidamente para mantener la precisión de la medición.
• Prepare adecuadamente la superficie del material: asegúrese de que la superficie del material esté limpia, lisa y libre de contaminantes o residuos para evitar lecturas imprecisas. La muestra de ensayo debe ser plana y de un tamaño acorde con las normas de ensayo (por ejemplo, ASTM D2240-15). Si el material tiene un recubrimiento o tratamiento superficial, retírelo o elija una zona que refleje las verdaderas propiedades del material a granel para evitar falsas lecturas de dureza.
• Utilice la escala Shore correcta: Elija la escala Shore adecuada (Shore A o Shore D) para el material que se está probando para evitar lecturas inexactas. Tenga en cuenta los materiales que se encuentran dentro de rangos de dureza superpuestos y seleccione la escala que mejor se adapte a las propiedades del material y a los requisitos de la aplicación.
• Tenga en cuenta las características específicas del material: no todos los materiales son adecuados para el ensayo de dureza Shore. Los materiales extremadamente duros o blandos pueden quedar fuera del rango efectivo de las escalas, y algunos materiales, como los elastómeros blandos, pueden recuperarse de la indentación demasiado rápido, dando lugar a lecturas incoherentes o imprecisas. Para mejorar la precisión, realice varias mediciones y calcule una media. Además, asegúrese de que las muestras cumplen los requisitos mínimos de grosor, normalmente, al menos 6 mm, para evitar resultados sesgados debidos a un grosor inadecuado del material para una indentación correcta.
• Aplique una técnica de ensayo adecuada: aplique el durómetro con una presión constante y consistente, evitando los impactos repentinos o los movimientos bruscos que podrían dar lugar a lecturas inexactas. Mantenga el tiempo de permanencia correcto (normalmente de 1 a 15 segundos) y registre las mediciones de forma coherente para reducir la variabilidad. Pruebe en varios puntos del material para tener en cuenta las incoherencias y la variabilidad natural, especialmente en materiales compuestos o mixtos. Si se promedian estas lecturas, se obtendrá un valor de dureza global más fiable.

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Resultados de los ensayos de dureza para un rendimiento fiable de los materiales

Comprender las diferencias entre las escalas de dureza Shore A y Shore D es crucial para seleccionar los materiales adecuados para sus aplicaciones específicas. Mediante el dominio de las técnicas de ensayo de dureza Shore, la elección de la escala correcta y la resolución de problemas comunes, los ingenieros y diseñadores pueden garantizar un rendimiento, calidad y durabilidad óptimos de los materiales en sus productos. Recuerde que la dureza Shore es solo una pieza del rompecabezas: téngala en cuenta junto con otras propiedades del material para obtener los mejores resultados.

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