Lorsque la majorité des ingénieurs Ecouter Quand ils entendent le mot « caoutchouc », ils pensent à un seul matériau. visualiser un élastique ou un pneu de voiture.
Pourtant, quand j'écoute « rubber », je ne pense pas à la matière. Je pense au Dureté.
Dans le domaine de l'étanchéité industrielle et fabrication globeDemander « un joint torique » sans préciser sa dureté, c'est comme entrer dans un bar et commander « un verre ». Vous pourriez recevoir de l'eau, ou de l'éthanol pur.
La différence entre un 70 duromètre , l’aspect économique 90 duromètre Matériel C'est la différence entre une machine qui fonctionne pendant dix ans et une machine qui explose dès le premier jour.
Ayant passé des décennies à extraire des morceaux de caoutchouc extrudé de vérins hydrauliques défectueux, je vais… dégâts réduits l'échelle de dureté Shore. Je vais vous expliquer le « récipient » que nous utiliser pour le mesurer, expliquer pourquoi des nombres plus élevés ne sont pas toujours meilleurs et résoudre l'éternel débat entre 70 et 90.
Réponse courte : Lequel est le plus difficile ?
Commençons par exposer les faits les plus simples.
90 Shore A est plus dur que 70 Shore A.
Sur la côte, l'échelle A (qui est celle que nous utilisons généralement) utiliser pour les caoutchoucs et les élastomères) :
- 70 Duromètre (Shore A) : C'est une exigence du secteur. On a l'impression que c'est un Pneu d `auto ou la semelle d'une chaussure de course. Elle est ferme, mais si vous y enfoncez votre ongle, elle laissera une marque et reprendra sa forme initiale.
- 90 Duromètre (Shore A) : C'est là que ça se complique. On dirait un Rondelle de hockey ou une roue de caddie. On a presque l'impression que PlastiqueVous ne pouvez pas l'indenter avec votre vignette.
La règle générale : Meilleure performance du béton Nombre = Matériau plus dur.
Mais pourquoi avons-nous deux normes si proches ? Pourquoi ne pas tout simplement opter pour une norme rigide ? C’est là qu’intervient la physique de l’étanchéité.
Qu’est-ce qu’un duromètre, au juste ? (L’outil et l’échelle)
Le mot « duromètre » prête à confusion car nous utiliser Cela signifie deux choses différentes.
- L'outil : L'instrument de mesure proprement dit (ressemblant à un chronomètre rond avec une tige qui dépasse) est utilisé pour mesurer la dureté.
- L'échelle: L'unité de mesure elle-même (c'est-à-dire : « Cette pièce a une dureté de 70 duromètres »).
Elle a été créée par un homme nommé Albert Shore dans les années 1920. Il avait besoin d'un moyen de mesurer des matériaux plus mous que le métal (où ils utiliser Échelles Rockwell ou Brinell).
Le « plat » de mesure
Comment fonctionne cet outil ? Il est étonnamment simple d'utilisation.
Il s'agit essentiellement d'une aiguille fixée à un ressort.
- L'indenteur : Un durci Une goupille en acier dépasse du bas de la jauge.
- Le printemps : Un ressort calibré pousse la goupille vers le bas.
- Le test: Vous appuyez fermement la jauge contre le caoutchouc.
- Si l'aiguille pénètre profondément dans le caoutchouc, elle se déplace loin. la jauge indique une Nombre faible (Mou, tendre).
- Si le caoutchouc résiste à l'aiguille, celle-ci reste en position haute. Le manomètre indique une valeur de Nombre élevé (Dur).
Elle mesure Résistance à l'indentationVoilà. Il ne mesure pas la résistance aux rayures ni résistance à la tractionIl mesure la résistance du matériau face à un coup de tisonnier.
La soupe alphabétique : Rive A contre Rive D
Avant d'approfondir la différence entre 70 et 90, il est important de comprendre la lettre qui suit le nombre.
L'échelle de Shore n'est pas une échelle unique. Il s'agit d'une série d'échelles qui se chevauchent.
Échelle Shore A (Échelle à usage général)
C'est celui-ci qui nous intéresse pour les joints toriques, les joints d'étanchéité et les pneus.
- Plage : Du caoutchouc souple au caoutchouc dur.
- Pénétrateur : Un cône tronqué (une épingle à pointe plate).
- Valeurs communes: 70A, 90A, 60A.
Échelle Shore D (Échelle des plastiques durs)
C'est pour des objets extrêmement durs, comme les casques de chantier, les tuyaux en PVC et les boules de bowling.
- Pénétrateur : Une pointe acérée (comme une aiguille).
- Le chevauchement : Un disque Shore A très dur (comme 95A) est à peu près équivalent à un disque Shore D mou (comme 45D).
Rivage 00 (La matière douce)
Ceci concerne les éponges, les mousses et les gels.
- Pénétrateur : Une sphère ronde.
- Exemples : Selles de vélo en gel, gommeuses ours, semelles de chaussures.
Avertissement crucial : Si quelqu'un vous envoie un impression demandant « 70 duromètres » sans préciser L'échelle, vous avez un problème.
- 70 Shore 00 = Un ourson en gélatine.
- 70 Shore A = Un pneu.
- 70 Shore D = Un casque de chantier.
Demandez toujours la balance.
Le grand débat : les joints toriques (NBR 70 vs 90)
Il s'agit du domaine où ce sujet apparaît le plus fréquemment en ingénierie. globe.
Vous commandez des joints toriques en nitrile (Buna-N) pour un bride ou un piston. Le catalogue mentionne « N70 » et « N90 ». Lequel choisissez-vous ?
Plaidoyer pour une dureté de 70 (la norme)
Si vous entrez dans une quincaillerie et achetez un joint torique, il est de dureté 70 Duro.
- Avantages : Il est mou. Grâce à sa souplesse, il épouse mieux les surfaces irrégulières. Si votre Les pièces métalliques ne sont pas parfaitement usinées. (ce qui n'arrive jamais), le caoutchouc 70 Duro s'infiltre dans les vallées microscopiques et crée un joint.
- Avantages : Il s'installe facilement. On peut l'étirer sur un piston sans se casser les doigts.
- Inconvénients : Elle s'extrude sous haute pression.
L'argument en faveur d'une dureté de 90 (Protection haute pression)
We utiliser 90 Duro lorsque la pression devient terrifiante.
- Avantages : Résistance à l'extrusion. C'est la clé.
- Inconvénients : C'est impitoyable. Si votre surface métallique La surface est rugueuse, le mastic 90 Duro ne comble pas les interstices. Il y a des fuites. De plus, son installation est un vrai casse-tête (on risque littéralement de casser un outil en essayant de l'étirer).
Le scénario cauchemardesque : l'extrusion par interstices
Imaginez un piston hydraulique à l'intérieur d'un cylindre. Il existe un minuscule espace entre le piston métallique et la paroi métallique du cylindre (le jeu).
On y place un joint torique pour assurer l'étanchéité à l'huile.
Lorsque vous augmentez la pression jusqu'à 3 000 psi, l'huile exerce une forte pression contre le joint torique.
- Si vous utilisez 70 Duro : Le caoutchouc est trop mou. La pression pousse le caoutchouc développement Le minuscule interstice métallique. Le joint torique semble passer dans une machine à pâtes. Il se « grignote ». Finalement, il cède.
- Si vous utilisez 90 Duro : Le caoutchouc est suffisamment rigide pour combler l'espace sans s'y infiltrer. Il conserve sa forme.
La règle:
- En dessous de 1 500 psi : Utiliser 70 Duro.
- Au-dessus de 1 500 psi : Utiliser 90 Duro (ou utiliser 70 avec des anneaux de secours).
La physique : Pourquoi 90 est-il plus difficile ?
Que se passe-t-il chimiquement pour qu'un morceau de caoutchouc noir soit plus dur que l'autre ?
Il s'agit fréquemment de la même base exacte polymère (comme le nitrile ou le Viton).
La différence est Densité de réticulation et Charges: .
1. Ponts de soufre (vulcanisation)
Le caoutchouc est constitué de longues chaînes de molécules semblables à des spaghettis. Ces molécules glissent les unes sur les autres (liquide/gluant).
Pour le solidifier, on le « durcit » avec du soufre. Les atomes de soufre créent des ponts entre les chaînes de spaghettis, les liant ainsi entre elles.
- 70 Duro : Moins de ponts. Les chaînes peuvent s'étirer et bouger légèrement.
- 90 Duro : De nombreux ponts. Les chaînes sont solidement fixées. Elles ne peuvent pas bouger.
2. Noir de carbone (la charge)
Nous ajoutons également au mélange un agent de remplissage, généralement du noir de carbone (suie).
Imaginez que vous ajoutez des cailloux à du béton.
- Plus de noir de carbone = caoutchouc plus dur.
C’est pourquoi les joints toriques de dureté 90 sont souvent légèrement plus cassants et ont moins d’« étirement » (allongement à la rupture) que ceux de dureté 70.
Applications autres que les joints toriques
Il ne s'agit pas seulement d'hydraulique. La dureté de la dureté détermine comment globe interagit avec le frottement.
Roues de skateboard et de roller
Si vous faites du skate, vous le savez bien.
- 78A – 80A (doux) : Ce sont des roues « Cruiser ». Elles sont souples. Elles offrent une bonne adhérence à la route. Elles absorbent les chocs (amortissement des vibrations). Mais elles sont lentes car elles s'écrasent au roulement (résistance au roulement).
- 99A – 101A (Difficile) : Ce sont des roues « Park ». Elles sont dures comme du roc. Elles sont rapides. Elles permettent de faire glisser la planche latéralement. Mais si vous heurtez un caillou, vous le sentirez dans vos dents.
Rouleaux industriels
Dans une presse à imprimer ou un système de convoyeur :
- We utiliser caoutchouc plus souple (60-70A) pour saisir le papier ou la boîte.
- We utiliser caoutchouc plus dur (90A) pour les roues motrices qui doivent supporter des charges lourdes sans se déformer.
Comment mesurer avec précision (les pièges)
J'ai assisté à d'innombrables disputes en atelier parce que deux personnes avaient obtenu des résultats différents pour une même pièce.
Mesurer la dureté d'un duromètre est une opération réputée délicate. Voici comment procéder correctement.
1. La règle de l'épaisseur
On ne peut pas mesurer une fine feuille de caoutchouc.
Si l'échantillon est plus fin que 6 mm (0.25 pouce), l'aiguille traversera le caoutchouc et « sentira » la table métallique dure en dessous. Vous obtiendrez alors une valeur anormalement élevée.
Solution: Empilez des couches de matériau jusqu'à obtenir une épaisseur suffisante.
2. La règle du bord
Ne mesurez pas près du bord. Le caoutchouc risque de se déformer et de fausser la mesure. Mesurez au centre.
3. La règle du temps (dérive)
Le caoutchouc se déplace. Lorsque vous appuyez sur le manomètre, l'aiguille se déplace brusquement jusqu'à un chiffre (par exemple, 75). Mais si vous maintenez la pression, l'aiguille redescend lentement (jusqu'à 72… 71…). C'est ce qu'on appelle le mouvement du caoutchouc. Se glisser.
La norme consiste à prendre la lecture immédiatement (dans un délai d'une seconde) sauf indication contraire.
4. La règle de la température
Le caoutchouc devient plus mou lorsqu'il est chaud et plus dur lorsqu'il est froid.
Mesurer un joint juste après sa sortie d'une presse à moulage chaude donnera une valeur erronée. Attendez qu'il refroidisse à température ambiante.
FAQ : Mythes courants et solutions rapides
Le mythe de la conversion : du rivage A au rivage D
La question: Puis-je simplement convertir les valeurs Shore A en valeurs Shore D ?
La vérité: Techniquement, vous pouvez utiliser Un tableau, certes, mais il ne s'agit que d'une estimation. Étant donné que la forme des poinçons est totalement différente (cône plat contre pointe acérée), les calculs correspondent rarement parfaitement. En général, 90 Shore A équivaut approximativement à 40 Shore D.mais je ne parierais jamais mon emploi là-dessus.
Le piège du nom du matériau
La question: Le « Buna-N » a-t-il toujours une dureté de 70 Shore A ?
La vérité: Absolument pas.
Le « Buna-N » (nitrile) est simplement le nom du produit chimique. platCe sont les ingrédients qui comptent. Vous pouvez les cuire pour obtenir un produit final d'une dureté de 40, 50 ou 90 Shore A. Ne présumez jamais que… La dureté du matériau n'est qu'une question de reconnaissance de sa nature. nom.
Le duel de la durabilité : 70 contre 90
La question: Laquelle dure le plus longtemps ?
La vérité: Elle repose entièrement sur les abus.
- Pour le grattage (abrasion) : Le 90 Duro l'emporte. Il agit comme un bouclier.
- Pour les secousses (vibrations) : Le caoutchouc 70 Duro l'emporte. Si vous installez un caoutchouc rigide 90 Duro sur un support moteur soumis aux vibrations, il se brisera instantanément. Il doit pouvoir se déformer pour résister.
Test concret : Pneus de voiture
La question: Quelle est la dureté du pneu de mon camion ?
La vérité: Sortez dans l'allée. Cette bande de roulement est généralement 60 à 70 Shore A.
Si vous regardez un circuit de Formule 1, vous constaterez que les pneus (slicks) y sont beaucoup plus tendres (40-50A). C'est pourquoi ils adhèrent à l'asphalte comme de la colle, mais se désagrègent en 50 kilomètres.
Analyse approfondie et liens d'autorité
Pour ceux qui souhaitent approfondir l'étude des graphiques et des normes :
- Parker Hannifin : Manuel des joints toriques
- L'ouvrage de référence en matière d'étanchéité. Le chapitre 2 traite en détail de la dureté.
- ASTM International : Norme ASTM D2240
- Procédure officielle de test des propriétés du caoutchouc à l'aide d'un duromètre.
- MatWeb : Données sur les propriétés des matériaux
- Consultez la page « Nitrile 70 » et « Nitrile 90 » pour voir les différences de résistance à la traction.
- Lisser-On : Guide de l'échelle de dureté
- Excellente qualité visuelle guides comparant la dureté du caoutchouc à celle des matériaux courants objets.
