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La misurazione della durezza Shore è una tecnica ampiamente utilizzata per valutare la durezza di materiali come gomma, plastica ed elastomeri. A differenza di altre prove di durezza come Rockwell o Brinell, che sono progettate per metalli e materiali più duri, la prova di durezza Shore misura specificamente la resistenza di materiali più flessibili alla penetrazione. Questo la rende particolarmente preziosa in applicazioni in cui proprietà come flessibilità, elasticità e resistenza all’impatto sono essenziali.
Il termine “durezza” si riferisce alla capacità di un materiale di resistere all’indentatura o alla deformazione localizzata, spesso quantificata mediante uno strumento chiamato durometro. La scala di durezza Shore misura questa proprietà, fornendo un valore numerico che indica quanta forza è necessaria per creare un’indentatura nel materiale.
Scale di durezza Shore: Shore A, Shore B e Shore OO
Le scale di durezza Shore sono progettate per misurare la durezza di vari materiali, in genere plastiche e gomme, in conformità con ISO 48-4 o ASTM D2240. La durezza Shore è una tecnica versatile per misurare la durezza, da materiali molto morbidi come elastomeri termoplastici (TPE) e gomme morbide a materiali molto duri come termoplastici e termoindurenti. Le due scale più comunemente utilizzate sono Shore A e Shore D. I valori di durezza in entrambe le scale vanno da 0 a 100 e sono basati empiricamente sulla profondità di penetrazione rilevata durante il test.
Sebbene non sia così comunemente usata, la Shore OO è anche una scala durometrica usata per misurare la durezza dei materiali. La scala di durezza Shore da usare dipende dal materiale e in larga misura dal tipo di test che l’utente vorrebbe effettuare.
Shore A vs. Shore D: Quali sono le differenze?
Le principali differenze tra le scale Shore A e D risiedono nel tipo di penetratore e nella forza applicata utilizzata per condurre i test e nei materiali che si intendono misurare. Queste differenze sono fondamentali per la scelta della procedura e della scala appropriate per il test di durezza Shore.
| Caratteristica | Shore A | Shore D |
| Tipo di materiale | Materiali più morbidi e flessibili (ad esempio gomme, siliconi, elastomeri morbidi, TPE, TPU) | Materiali più duri e rigidi (ad esempio plastiche rigide come ABS, PC) |
| Tipo di penetratore | Punta conica per materiali più morbidi | Punta più affilata per penetrare materiali più duri |
| Range di scala | da 0 a 100 | |
| Forza applicata | Approssimativamente 8 N | Approssimativamente 44.5 N |
| Miglior caso d’uso | Misurazione dei materiali che richiedono flessibilità ed elasticità | Misurazione di materiali che richiedono rigidità e tenacità |
| Applicazioni | Organi di tenuta, guarnizioni, suole per scarpe, prodotti di consumo flessibili | Caschi di protezione, tubi da giardino, componenti in plastica rigida |
Tabella di conversione della durezza Shore
C’è una certa sovrapposizione tra le due scale, dove sia Shore A che D possono essere utilizzate per determinare e segnalare la durezza di un singolo materiale. Ad esempio, un materiale con una durezza di 100 Shore A equivale a circa 60 Shore D, mentre un materiale con una durezza di 10 Shore D equivale a circa 70 Shore A.
La tabella seguente mostra i valori approssimativamente equivalenti per le scale Shore A e Shore D:
Nonostante queste sovrapposizioni, è importante utilizzare la stessa scala quando si confrontano materiali diversi, per poter quantificare in modo efficace la durezza, le prestazioni e la qualità di un materiale.
Scala di durezza Shore A
Lo Shore A misura la durezza dei materiali più morbidi e flessibili come elastomeri, siliconi e gomme. Il penetratore per Shore A ha una punta conica, adatta per materiali più morbidi. Il durometro Shore A applica una forza di circa 8 N su un materiale utilizzando una testa conica a 35°.
Materiali comuni misurati con durezza Shore A
La durezza Shore A è una misura utilizzata per quantificare la durezza di materiali flessibili e morbidi. È particolarmente rilevante per materiali come gomme, siliconi, elastomeri (TPE) e termoplastici e termoindurenti più morbidi.
| Tipo di materiale | Materiale | Durezza Shore A | Applicazioni comuni |
| Silicone | True Silicone | 20 – 60 | Guarnizioni, o-ring, utensili da cucina, impianti medici |
| Silicone | Elastomeri in silicone | 20 – 70 | Applicazioni automotive, prodotti alimentari, dispositivi medici |
| Gomma | SIL 30 | 35 | Guarnizioni per auto, dispositivi medici, utensili da cucina, guarnizioni |
| Gomma | EPU 40 | 72 | Parti industriali, organi di tenuta, guarnizioni |
| TPE (Elastomeri termoplastici) | TPU (Poliuretano termoplastico) | 85 – 95 | Calzature, tubi flessibili, cinghie industriali, guaine per cavi, attrezzature sportive |
| TPE (Elastomeri termoplastici) | TPV (Termoplastici vulcanizzati) | 50 – 80 | Guarnizioni per auto, isolanti, impugnature soft-touch |
| Termoplastico più morbido / Termoindurente | LDPE (Polietilene a bassa densità) | 95 | Bottiglie comprimibili, sacchetti di plastica, tubi |
| Termoplastico più morbido / Termoindurente | PVC (Cloruro di polivinile), grado flessibile | 50 – 90 | Tubi flessibili, prodotti gonfiabili, isolamento cavi |
| Termoplastico più morbido / Termoindurente | Resine epossidiche | 60-85 | Pavimenti, rivestimenti, adesivi |
Esempio di applicazioni
La tabella seguente mostra la durezza Shore A di alcuni oggetti comuni:
| Prodotto | Durezza Shore A |
| Elastico | 20 A |
| Tettarella per biberon | 40 A |
| Gomma per matita | 55 A |
| Suola della scarpa | 70 A |
| Cinghia in pelle | 80 A |
| Battistrada del pneumatico | 80 A |
| Pallina da golf | 90 A |
Scala di durezza Shore D
La scala Shore D misura la durezza di materiali più duri e rigidi, tra cui plastiche ed elastomeri più duri con poca flessibilità. Il penetratore per Shore D ha una punta più affilata misurata dall’orizzontale rispetto a quello per Shore A, che gli consente di penetrare materiali più duri grazie anche all’area più piccola su cui viene applicata la forza. Per testare il durometro Shore D, viene applicata una forza di 44,5 N su un materiale mediante una testa conica a 30°.
Materiali comuni misurati con durezza Shore D
La scala Shore D è spesso utilizzata per misurare la durezza di plastiche ed elastomeri più rigidi, come la gomma vulcanizzata, i TPE duri e i materiali termoplastici come ABS, PC, PVC ed altri.
| Tipo di materiale | Materiale | Durezza Shore D | Applicazioni comuni |
| Plastica Rigida | ABS | 70 – 85 | Componenti per autoveicoli, alloggiamenti elettronici, prodotti di consumo (ad esempio giocattoli come i mattoncini LEGO) |
| Plastica Rigida | PC (Policarbonato) | 70 – 85 | Lenti per occhiali, caschi di sicurezza, scudi protettivi |
| Plastica Rigida | Acrilico/ PMMA | 70-80 | Finestre, lucernari, segnaletica |
| Plastica Rigida | PVC (Cloruro di polivinile), grado rigido | 80-90 | Tubi, raccordi, infissi, materiali da costruzione |
| Elastomero duro | Gomma vulcanizzata, grado duro | 50-75 | Pneumatici per autoveicoli, cinghie, guarnizioni industriali |
| Elastomero duro | TPE rigidi | 55-75 | Manici per utensili, componenti per autoveicoli, ruote girevoli |
| Plastica termoindurente | Resine epossidiche | 75-90 | Rivestimenti, adesivi, incapsulamento elettrico, materiali compositi |
| Materiale composito | Compositi in fibra di carbonio | 80-90 | Aerospaziale, automotive, attrezzature sportive, applicazioni ad alte prestazioni |
Esempi di applicazioni
La tabella seguente mostra la durezza Shore D di alcuni oggetti comuni:
| Prodotto | Durezza Shore D |
| Suola di scarpa | 10 D |
| Tubo da giardino | 30 D |
| Cover rigida del libro | 40 D |
| Righello di legno | 70 D |
| Casco rigido | 80 D |
Come misurare la durezza Shore?
La procedura di misurazione della durezza Shore è descritta nei quattro passaggi seguenti:
- Posizionare il campione di prova su una superficie dura, piana o rigida. Applicare una pressione al durometro in modo rapido e costante, evitando urti o impatti improvvisi.
- Rilevare le misurazioni della durezza a intervalli specifici. Registrare le letture a 3 secondi e poi a 15 secondi.
- Misurare la durezza in cinque punti diversi sul campione di prova per tenere conto di eventuali variazioni. Calcolare e registrare la media di queste misurazioni.
- Se l’ago sul durometro ha penetrato la plastica fino alla sua massima profondità e il dispositivo viene premuto saldamente contro il materiale, l’ago indicherà il valore di durezza del materiale sulla scala.
Il valore di durezza è visualizzato su una scala che va da 0 a 100 ed è determinato dalla quantità di pressione necessaria per formare un’indentazione a una particolare profondità. I materiali con valori di durezza Shore più elevati hanno durezze più elevate. Tuttavia, è importante notare che una durezza Shore più elevata non significa necessariamente che un materiale sia più durevole o più performante in tutte le applicazioni. La durezza è solo un aspetto delle proprietà di un materiale; anche altri fattori come flessibilità, resistenza all’impatto e resistenza alla trazione svolgono un ruolo fondamentale nel determinare le prestazioni complessive.
Suggerimenti per risolvere i problemi di letture imprecise sulla durezza Shore
Ottenere letture accurate e affidabili è essenziale per prendere decisioni ponderate nella scelta dei materiali e nella progettazione del prodotto, ma diversi fattori possono contribuire a misurazioni imprecise o a sfide specifiche del materiale. Ecco alcuni suggerimenti per la risoluzione dei problemi per aiutarvi a garantire letture della durezza Shore coerenti e precise:
- Assicurare una corretta calibrazione del durometro Shore: calibrare regolarmente il durometro utilizzando un blocco di riferimento standard per garantire letture accurate, siccome un dispositivo calibrato in modo improprio può portare a valori di durezza fuorvianti e influire sulla selezione del materiale e sul controllo di qualità. Mantenere il durometro pulito e in buona manutenzione; controllare l’usura della punta del penetratore e di altre parti e sostituire tempestivamente eventuali componenti usurati per mantenere la precisione della misurazione.
- Preparare adeguatamente la superficie del materiale: Assicurarsi che la superficie del materiale sia pulita, liscia e priva di contaminanti o detriti per evitare letture imprecise. Il campione di prova deve essere piatto e dimensionato secondo gli standard di prova (ad esempio, ASTM D2240-15). Se il materiale ha un rivestimento o un trattamento superficiale, rimuoverlo o scegliere un’area che rifletta le vere proprietà di massa del materiale per evitare false letture di durezza.
- Utilizzare la scala shore corretta: Scegliere la scala Shore appropriata (Shore A o Shore D) per il materiale da testare per evitare letture imprecise. Fare attenzione ai materiali che rientrano in intervalli di durezza sovrapposti e selezionare la scala che meglio si adatta alle proprietà del materiale e ai requisiti dell’applicazione.
- Tenere conto delle caratteristiche specifiche del materiale: Non tutti i materiali sono adatti per i test di durezza Shore. Materiali estremamente duri o morbidi potrebbero non rientrare nell’intervallo effettivo delle scale e alcuni materiali, come gli elastomeri morbidi, possono riprendersi dall’indentazione troppo rapidamente, con conseguenti letture incoerenti o imprecise. Per migliorare la precisione, effettuare più misurazioni e calcolare una media. Inoltre, assicurarsi che i campioni soddisfino i requisiti minimi di spessore, in genere almeno 6 mm, per evitare risultati distorti dovuti a uno spessore del materiale inadeguato per un’indentazione corretta.
- Applicare la tecnica di test corretta: Applicare il durometro con una pressione costante e stabile, evitando impatti improvvisi o movimenti bruschi che potrebbero portare a letture imprecise. Mantenere il tempo di permanenza corretto (in genere da 1 a 15 secondi) e registrare le misurazioni in modo coerente per ridurre la variabilità. Testare più punti sul materiale per tenere conto di incongruenze e variabilità naturale, specialmente in materiali compositi o misti. La media di queste letture produrrà un valore di durezza complessivo più affidabile.
Risultati dei test di durezza per prestazioni affidabili dei materiali
Comprendere le differenze tra le scale di durezza Shore A e Shore D è fondamentale per selezionare i materiali giusti nelle vostre applicazioni specifiche. Padroneggiando le tecniche di prova di durezza Shore, scegliendo la scala corretta e risolvendo i problemi comuni, si permette a ingegneri e progettisti di garantire prestazioni ottimali dei materiali, qualità e durata nei loro prodotti. Ricordate, la durezza Shore è solo un pezzo del puzzle: consideratela insieme ad altre proprietà dei materiali per i migliori risultati.
