Quando a maioria dos engenheiros ouvir Ao ouvirem a palavra "borracha", pensam em um único material. visualizar um elástico ou um pneu de carro.
No entanto, quando ouço “rubber”, não penso no material. Penso no Dureza: .
Na vedação industrial e indústria globoPedir um "anel de vedação" sem especificar a dureza (ou dureza) é como entrar num bar e pedir "uma bebida". Você pode receber água ou etanol puro.
A diferença entre um 70 Durômetro e uma 90 Durômetro material É a diferença entre uma máquina que funciona por dez anos e uma máquina que explode no primeiro dia.
Como alguém que passou décadas retirando pedaços de borracha extrudada de cilindros hidráulicos defeituosos, eu vou... danos reduzidos a escala de dureza Shore. Vou explicar o "prato" que... utilizar Para medir isso, explicar por que números maiores nem sempre são melhores e resolver a eterna disputa entre 70 e 90.
Resposta curta: Qual é mais difícil?
Vamos começar pelos fatos mais simples.
Um aço com dureza 90 na escala de dureza é mais duro que um aço com dureza 70.
Na escala Shore A (que é a que geralmente usamos para nos referirmos a ela), usamos a escala Shore A. utilizar (para borrachas e elastômeros):
- Durômetro 70 (Shore A): Este é um requisito da indústria. Parece um Pneu de carro ou a sola de um tênis de corrida. É firme, mas se você pressionar com a unha, deixará uma marca e voltará ao normal.
- Durômetro 90 (Shore A): Essa é a parte difícil. Parece um Disco de hóquei ou a roda de um carrinho de compras. Parece quase como plásticoVocê não pode recuar o texto usando a miniatura.
A regra do polegar: Mais elevado Número = Material mais duro.
Mas por que temos dois padrões tão próximos? Por que não simplesmente tornar tudo rígido? É aí que entra a física da vedação.
O que é, de fato, um "durômetro"? (O instrumento versus a escala)
A palavra “durômetro” é confusa porque nós utilizar Pode significar duas coisas diferentes.
- A ferramenta: O instrumento de medição propriamente dito (parece um cronômetro redondo com um pino saliente) é utilizado para medir a dureza.
- A escala: A própria unidade de medida (ou seja, "Esta peça tem dureza 70 durometer").
Foi criado por um homem chamado Albert Shore na década de 1920. Ele precisava de uma maneira de medir. materiais que eram mais macios que o metal (onde eles utilizar Escalas Rockwell ou Brinell).
O “prato” para medição
Como funciona a ferramenta? É surpreendentemente simples.
É basicamente uma agulha presa a uma mola.
- O Indentador: Um endurecido Um pino de aço sobressai da parte inferior do medidor..
- A primavera: Uma mola calibrada empurra o pino para baixo.
- O teste: Você pressiona o medidor contra a borracha, deixando-o plano.
- Se a agulha penetrar profundamente na borracha, ela se deslocará bastante. O medidor indica um Número baixo (Suave).
- Se a borracha oferecer resistência à agulha, a agulha permanecerá pressionada para cima. O medidor indicará um valor de Número alto (Duro).
Mede Resistência à indentaçãoÉ isso. Não mede a resistência a riscos ou resistência à traçãoMede o quanto o material resiste a um golpe de atiçador.
A sopa de letrinhas: Costa A vs. Costa D
Antes de analisarmos mais a fundo a diferença entre 70 e 90, você precisa entender a letra que vem depois do número.
A escala Shore não é uma escala única. É uma série de escalas sobrepostas.
Escala Shore A (Escala de Uso Geral)
Esta é a que nos interessa para anéis de vedação, juntas e pneus.
- Faixa de Medição: Borracha macia a borracha dura.
- Indentador: Um cone truncado (um alfinete com a ponta achatada).
- Valores comuns: 70A, 90A, 60A.
Shore D (Escala para Plásticos Rígidos)
Isso serve para coisas que são praticamente duras como pedra. Capacetes de segurança, tubos de PVC, bolas de boliche.
- Indentador: Uma ponta afiada (como uma agulha).
- A sobreposição: Um granito Shore A muito duro (como 95A) é aproximadamente igual a um Shore D macio (como 45D).
Shore 00 (O Material Macio)
Isso serve para esponjas, espumas e géis.
- Indentador: Uma esfera redonda.
- Exemplos: Assentos de gel para bicicletas, emborrachados ursos, palmilhas para sapatos.
Aviso crucial: Se alguém lhe enviar um A impressão pede "durômetro 70" e não especifica. A balança, você tem um problema.
- 70 Costa 00 = Um ursinho de goma.
- 70 Costa A = Um pneu.
- 70 Costa D = Um capacete de construção.
Sempre peça a balança.
O Grande Debate: Anéis de Vedação (NBR 70 vs 90)
Esta é a principal área em que este tópico aparece na engenharia. globo.
Você está encomendando anéis de vedação de nitrilo (Buna-N) para um mesa ou um pistão. O catálogo lista “N70” e “N90”. Qual você escolhe?
A defesa do aço de dureza 70 (o padrão)
Se você entrar numa loja de ferragens e comprar um anel de vedação, ele terá dureza 70 Duro.
- Vantagens: É macio. Por ser mais macio, adapta-se melhor a superfícies ásperas. Se o seu As peças metálicas não são usinadas com perfeição. (o que nunca acontece), a borracha de dureza 70 penetra nos sulcos microscópicos e cria uma vedação.
- Vantagens: É fácil de instalar. Você pode esticá-lo sobre um pistão sem machucar os dedos.
- Desvantagens: Ele se extruda sob alta pressão.
A defesa do aço de dureza 90 (o escudo de alta pressão)
We utilizar 90 Duro, quando a pressão fica assustadora.
- Vantagens: Resistência à extrusão. Essa é a chave.
- Desvantagens: É implacável. Se o seu superfície metálica A área é irregular, a argamassa de dureza 90 não preenche as frestas. Ela vaza. Além disso, é muito difícil de instalar (literalmente, você pode quebrar uma ferramenta tentando esticá-la).
O cenário de pesadelo: extrusão com folga
Imagine um pistão hidráulico dentro de um cilindro. Existe um pequeno espaço entre o pistão de metal e a parede metálica do cilindro (a folga).
Você coloca um anel de vedação ali para vedar o óleo.
Ao aumentar a pressão para 3,000 psi, o óleo exerce forte pressão contra o anel de vedação.
- Se você utilizar aço de dureza 70: A borracha é muito macia. A pressão empurra a borracha. para dentro a minúscula fresta de metal. O anel de vedação parece estar sendo passado por uma máquina de fazer macarrão. Ele vai sendo "roído" aos poucos. Eventualmente, ele estoura.
- Se você utilizar aço de dureza 90: A borracha é rígida o suficiente para preencher o espaço sem se deformar. Ela mantém sua forma.
A regra:
- Abaixo de 1,500 psi: Utilize 70 Duro.
- Acima de 1,500 psi: Utilize 90 Duro (ou utilize 70 com anéis de backup).
Física: Por que 90 é mais difícil?
O que acontece quimicamente para que um pedaço de borracha preta fique mais duro que o outro?
Frequentemente, são exatamente a mesma base. polímero (como nitrilo ou viton).
A diferença é Densidade de reticulação e Cargas.
1. Pontes de enxofre (vulcanização)
A borracha é feita de longas cadeias de moléculas semelhantes a espaguete. Por si só, elas deslizam umas sobre as outras (líquido/gosma).
Para torná-lo sólido, nós o "curamos" com enxofre. Os átomos de enxofre constroem pontes entre as cadeias de espaguete, unindo-as.
- 70 Duro: Menos pontes. As correntes podem esticar e se mover um pouco.
- 90 Duro: Muitas pontes. As correntes estão bem presas. Elas não podem se mover.
2. Negro de fumo (O enchimento)
Também adicionamos material de enchimento à mistura, normalmente negro de fumo (fuligem).
Imagine que você está adicionando pedras ao concreto.
- Mais negro de fumo = borracha mais dura.
É por isso que os anéis de vedação com dureza 90 Durometer costumam ser um pouco mais quebradiços e ter menos "alongamento" (elasticidade na ruptura) do que os de dureza 70 Durometer.
Aplicações além dos anéis de vedação
Não se trata apenas de hidráulica. O durômetro determina como o globo interage com o atrito.
Rodas de skate e patins
Se você pratica patinação, sabe disso muito bem.
- 78A – 80A (Suave): Essas são rodas "Cruiser". Elas são macias. Aderem bem à estrada. Absorvem os impactos (amortecimento de vibração). Mas são lentas porque se comprimem à medida que você rola (resistência ao rolamento).
- 99A – 101A (Difícil): Essas são rodas "Park". São duras como pedra. São rápidas. Permitem que você deslize o skate lateralmente. Mas se você bater em uma pedrinha, vai senti-la nos dentes.
Rolos Industriais
Em uma impressora ou em um sistema de esteira transportadora:
- We utilizar Borracha mais macia (60-70A) para segurar o papel ou a caixa.
- We utilizar Borracha mais dura (90A) para rodas motrizes que precisam suportar cargas pesadas sem deformar.
Como medir com precisão (As armadilhas)
Já presenciei inúmeras discussões na oficina porque duas pessoas obtiveram números diferentes para a mesma peça.
Medir com um durômetro é notoriamente complicado. Veja como fazer isso corretamente.
1. A Regra da Espessura
Não é possível medir uma folha fina de borracha.
Se a amostra for mais fina que 6 mm (0.25 polegadas), a agulha irá atravessar a borracha e "sentir" a mesa de metal dura por baixo. Você obterá uma leitura falsamente alta.
Solução: Empilhe camadas do material até que ele fique com a espessura desejada.
2. A Regra da Borda
Não meça perto da borda. A borracha irá se expandir para o lado, dando uma leitura falsamente baixa. Meça no centro.
3. A Regra do Tempo (Creep)
A borracha se move. Quando você pressiona o medidor, o ponteiro salta para um número (digamos, 75). Mas se você o mantiver pressionado, o ponteiro desce lentamente (para 72… 71…). Isso é chamado de elasticidade. Rastejar.
O padrão é fazer a leitura. imediatamente (em até 1 segundo), salvo indicação em contrário.
4. A Regra da Temperatura
A borracha amolece quando está quente e endurece quando está fria.
Medir uma vedação logo após ela sair da prensa de moldagem a quente resultará em uma leitura incorreta. Espere que ela esfrie até a temperatura ambiente.
Perguntas frequentes: Mitos comuns e soluções rápidas
O mito da conversão: da costa A à costa D
A questão: Posso simplesmente converter os números Shore A para Shore D?
A verdade: Tecnicamente, você pode utilizar é um gráfico, porém é apenas uma suposição. Como os formatos dos indentadores são totalmente diferentes (cone achatado versus ponta afiada), os cálculos raramente se encaixam perfeitamente. Geralmente, 90 Shore A é aproximadamente igual a 40 Shore D.Mas eu jamais apostaria meu emprego nisso.
A Armadilha do Nome do Material
A questão: A fibra "Buna-N" tem sempre dureza 70 no durômetro?
A verdade: Absolutamente não.
“Buna-N” (Nitrila) é apenas o composto químico. pratoSão os ingredientes. Você pode cozinhar esses ingredientes até obter um produto final com dureza de 40, 50 ou 90 na escala de dureza. Nunca presuma que... dureza simplesmente porque você reconhece o material nome.
A batalha da durabilidade: 70 vs 90
A questão: Qual deles dura mais?
A verdade: Isso depende inteiramente do abuso.
- Para raspagem (abrasão): O Duro 90 vence. Ele age como um escudo.
- Para agitação (vibração): O aço 70 Duro é o melhor. Se você colocar um aço rígido 90 Duro em um suporte de motor vibratório, ele se romperá instantaneamente. Ele precisa se curvar para resistir.
Análise prática: pneus de carro
A questão: Qual a dureza do pneu do meu caminhão?
A verdade: Vá até a entrada da garagem. Esse piso geralmente é 60 a 70 Shore A.
Se você observar uma pista de Fórmula 1, verá que os pneus (slicks) são muito mais macios (40-50A). É por isso que eles grudam no asfalto como cola, mas se desgastam em 50 quilômetros.
Análise Detalhada e Links de Autoridade
Para aqueles que desejam aprofundar-se nos gráficos e padrões:
- Parker Hannifin: Manual do O-Ring
- A bíblia definitiva da selagem. O capítulo 2 aborda a dureza em detalhes.
- ASTM Internacional: Padrão ASTM D2240
- O procedimento oficial para testar as propriedades da borracha com um durômetro.
- MatWeb: Dados de propriedades do material
- Pesquise “Nitrila 70” vs “Nitrila 90” para ver as diferenças na resistência à tração.
- Smooth-On: Guia da Escala de Durômetro
- Excelente visual Guias comparando a dureza da borracha com a do uso diário objetos.
