Когда большинство инженеров слушать слово «резина» они представляют себе один материал. Они визуализации резинку или автомобильную шину.
Но когда я слушаю «резину», я не думаю о материале. Я думаю о Твердость.
В промышленной герметизации и производство земной шарПросить «уплотнительное кольцо» без указания дюрометра — это всё равно, что зайти в бар и попросить «напиток». Вам могут дать воду, а могут и чистый этанол.
Разница между 70 Дюрометр и еще один 90 Дюрометр материала вот разница между машиной, которая работает десять лет, и машиной, которая взрывается в первый же день.
Как человек, который на самом деле провел десятилетия, выкапывая экструдированные куски резины из вышедших из строя гидравлических цилиндров, я собираюсь урон вниз Шкала твёрдости по Шору. Я объясню, что такое «блюдо», которое мы использовать чтобы измерить его, почему большие числа не всегда лучше, и разрешить вечный спор 70 против 90.
Короткий ответ: что сложнее?
Давайте сначала разберемся с простыми фактами.
90 единиц по шкале твердости твёрже, чем 70 единиц по шкале твердости.
По шкале Шора А (которую мы обычно использовать для резин и эластомеров):
- Твердость по Шору А (70): Это требование отрасли. Похоже, Автомобильная шина или подошва кроссовок. Она твёрдая, но если вдавить в неё ноготь большого пальца, она оставит след и восстановится.
- Твердость по Шору А (90): Это сложная штука. Похоже на Хоккейная шайба или колесо от продуктовой тележки. Это почти как пластик. Вы не можете сделать отступ с помощью миниатюры.
Правило большого пальца: Высокая Число = более твердый материал.
Но почему у нас два стандарта так близки? Почему бы просто не сделать всё жёстким? Вот тут-то и вступает в дело физика герметизации.
Что такое «твёрдость» на самом деле? (Инструмент против весов)
Слово «твердомер» сбивает с толку, потому что мы использовать это означает две разные вещи.
- Инструмент: Фактически измеритель (выглядит как круглый секундомер с торчащим штифтом), используемый для измерения твердости.
- Масштаб: Сама единица измерения (т. е. «Эта деталь имеет твердость 70 единиц по шкале твердости»).
Его создал Альберт Шор в 1920-х годах. Ему нужен был способ измерения материалы, которые были мягче металла (где они использовать (шкалы Роквелла или Бринелля).
«Тарелка» для измерения
Как работает этот инструмент? Он на удивление прост в использовании.
По сути это игла, прикрепленная к пружине.
- Индентор: Закаленный стальной штифт торчит из нижней части датчика.
- Весна: Калиброванная пружина толкает штифт вниз.
- Тест: Прижмите датчик к резине.
- Если игла проникает глубоко в резину, она перемещается далеко. датчик показывает Низкое число (Мягкий).
- Если резина сопротивляется игле, игла остаётся в поднятом положении. Манометр показывает Высокое число (Жесткий).
Это измеряет Сопротивление вдавливанию. Вот и всё. Он не измеряет устойчивость к царапинам или пределом прочности. Он измеряет, насколько сильно материал сопротивляется удару кочерги.
Алфавитный суп: Шор А против Шора D
Прежде чем мы углубимся в разницу между 70 и 90, вам нужно понять букву, следующую за числом.
Шкала Шора — это не одна шкала, а ряд перекрывающихся шкал.
Шор А (шкала общего назначения)
Это тот, который нам нужен для уплотнительных колец, прокладок и шин.
- Диапазон: Мягкая резина к твердой резине.
- Индентор: Усеченный конус (булавка с плоским концом).
- Общие ценности: 70А, 90А, 60А.
Шор D (шкала твердости пластика)
Это для вещей, которые твёрдые как камень: каски, ПВХ-трубы, шары для боулинга.
- Индентор: Острый конец (как игла).
- Перекрытие: Очень твердый сплав по Шору А (например, 95А) примерно такой же, как мягкий сплав по Шору D (например, 45D).
Шор 00 (Мягкая штука)
Это для губок, пены и гелей.
- Индентор: Круглая сфера.
- Примеры: Велосипедные гелевые сиденья, резиновые медведи, стельки для обуви.
Важное предупреждение: Если кто-то присылает вам печать с запросом «70 твердости» и не уточняет весы, у вас проблема.
- 70 Shore 00 = Мармеладный мишка.
- 70 Shore A = Шина.
- 70 Shore D = Строительная каска.
Всегда спрашивайте весы.
Великий спор: уплотнительные кольца (NBR 70 против 90)
Это область номер один, где эта тема появляется в инженерии. земной шар.
Вы заказываете нитриловые (Buna-N) уплотнительные кольца для фланец или поршень. В каталоге указаны «N70» и «N90». Какой выбрать?
Аргументы в пользу твердости 70 (стандарт)
Если вы пойдете в хозяйственный магазин и купите уплотнительное кольцо, его твердость составит 70 единиц по Дюру.
- Плюсы: Он мягкий. Благодаря своей мягкости он лучше прилегает к неровным поверхностям. Если ваш металлические детали не идеально обработаны (какими они никогда не бывают), резина твердостью 70 Duro затекает в микроскопические углубления и создает уплотнение.
- Плюсы: Легко устанавливается. Можно натянуть на поршень, не сломав пальцы.
- Минусы: Выдавливается под высоким давлением.
Аргументы в пользу дюрометра 90 (защита высокого давления)
We использовать 90 Duro, когда давление становится ужасающим.
- Плюсы: Сопротивление выдавливанию. Это ключевой момент.
- Минусы: Это неумолимо. Если ваш поверхности металла Поверхность неровная, 90 Duro не заполнит щели. Протекает. Кроме того, его сложно устанавливать (в буквальном смысле, можно сломать инструмент, пытаясь его растянуть).
Кошмарный сценарий: выдавливание зазора
Представьте себе гидравлический поршень внутри цилиндра. Между металлическим поршнем и металлической стенкой цилиндра есть крошечный зазор (зазор).
Для герметизации масла вы кладете туда уплотнительное кольцо.
Когда давление повышается до 3,000 фунтов на кв. дюйм, масло с силой давит на уплотнительное кольцо.
- Если вы используете 70 Duro: Резина слишком мягкая. Давление продавливает резину. в крошечный металлический зазор. Уплотнительное кольцо выглядит так, будто его продевают через макароноварку. Его «обгрызают». В конце концов, оно вырывается.
- Если вы используете 90 Duro: Резина достаточно жёсткая, чтобы перекрыть щель, не затекая в неё. Она держит форму.
Правило:
- Ниже 1,500 фунтов на кв. дюйм: Использовать 70 Дуро.
- Выше 1,500 фунтов на кв. дюйм: Использовать 90 Дуро (или использовать 70 с резервными кольцами).
Физика: Почему 90 сложнее?
Какой химический процесс делает один кусок черной резины твёрже другого?
Они часто имеют одну и ту же базу. полимер (типа нитрила или витона).
Разница в том, Плотность сшивки и Дополнения.
1. Серные мостики (вулканизация)
Резина состоит из длинных, похожих на спагетти, цепочек молекул. Сами по себе они скользят друг мимо друга (жидкость/липкая масса).
Чтобы сделать его твёрдым, мы «обрабатываем» его серой. Атомы серы создают мостики между цепочками спагетти, связывая их вместе.
- 70 Дуро: Меньше мостов. Цепи могут немного растягиваться и двигаться.
- 90 Дуро: Мостов много. Цепи намертво затянуты. Они не могут двигаться.
2. Технический углерод (наполнитель)
Мы также добавляем в смесь наполнитель, обычно это технический углерод (сажа).
Подумайте об этом, как о добавлении камней в бетон.
- Больше технического углерода = более твердая резина.
Вот почему уплотнительные кольца с твердостью 90 единиц по Дюрометру часто немного более хрупкие и имеют меньшее «растяжение» (удлинение при разрыве), чем кольца с твердостью 70 единиц по Дюрометру.
Применение помимо уплотнительных колец
Речь идёт не только о гидравлике. Дюрометр определяет, как земной шар взаимодействует с трением.
Колеса для скейтбордов и роликовых коньков
Если вы катаетесь на коньках, то вы это хорошо знаете.
- 78А – 80А (Мягкий): Это колёса «Cruiser». Они мягкие. Они хорошо держат дорогу. Они поглощают неровности (гасят вибрации). Но они медленные, потому что сжимаются при качении (сопротивление качению).
- 99А – 101А (жесткий): Это колёса «Park». Они твёрдые, как камень. Они быстрые. Они позволяют «скользить» на доске боком. Но если натолкнётесь на камешек, вы почувствуете это зубами.
Промышленные ролики
В печатном станке или конвейерной системе:
- We использовать более мягкая резина (60-70А) для захвата бумаги или коробки.
- We использовать более твердая резина (90А) для ведущих колес, которые должны выдерживать большие нагрузки без деформации.
Как точно измерять (подводные камни)
Я видел бесчисленное количество споров на семинаре из-за того, что два человека называли разные цифры по одной и той же детали.
Измерение твёрдости — дело, как известно, капризное. Вот как это сделать правильно.
1. Правило толщины
Невозможно измерить тонкий лист резины.
Если образец тоньше 6 мм (0.25 дюйма), игла пройдёт сквозь резину и «почувствует» под ней твёрдый металлический стол. Вы получите ложно завышенные показания.
Решение: Укладывайте слои материала, пока он не станет достаточно толстым.
2. Правило края
Не измеряйте давление вблизи края. Резина будет выпирать, создавая ложное впечатление низкого давления. Измеряйте давление по центру.
3. Правило времени (Крип)
Резина движется. Когда вы нажимаете на циферблат, стрелка переключается на цифру (например, 75). Но если вы удерживаете её, стрелка медленно опускается вниз (до 72… 71…). Это называется Ползать.
Стандартом является снятие показаний немедленно (в течение 1 секунды), если не указано иное.
4. Правило температуры
Резина становится мягче при нагревании и тверже при охлаждении.
Измерение уплотнения сразу после его извлечения из горячего пресса даст неправильный результат. Подождите, пока оно остынет до комнатной температуры.
Часто задаваемые вопросы: распространенные мифы и быстрые решения
Миф о конверсии: от берега А до берега D
Вопрос: Могу ли я просто преобразовать цифры по Шору А в цифры по Шору D?
Правда: Технически вы можете использовать диаграмма, но это всего лишь предположение. Поскольку формы индентора совершенно разные (плоский конус и острый кончик), математические расчёты редко полностью совпадают. Как правило, 90 единиц по Шору А примерно соответствует 40 единицам по Шору D, но я бы никогда не поставил на это свою работу.
Ловушка материального имени
Вопрос: Всегда ли «Buna-N» имеет твердость 70?
Правда: Точно нет.
«Буна-Н» (нитрил) — это просто химическое вещество блюдо. Дело в ингредиентах. Вы можете приготовить из этих ингредиентов конечный продукт с твердостью 40, 50 или 90 единиц. Никогда не думайте, что твердость только потому, что вы узнаете материал имя.
Битва за выносливость: 70 против 90
Вопрос: Какой из них длится дольше?
Правда: Он полностью основан на злоупотреблениях.
- Для соскабливания (истирания): Победа 90 Duro. Он действует как щит.
- Для встряхивания (вибрации): Победитель — 70-Duro. Если вставить жёсткую 90-Duro в вибрирующую опору двигателя, она мгновенно сломается. Чтобы выдержать, ей нужно сгибаться.
Проверка в реальных условиях: автомобильные шины
Вопрос: Насколько жесткие шины у моего грузовика?
Правда: Выйдите на подъездную дорожку. Этот протектор обычно... 60–70 по Шору А.
Если посмотреть на трассу Формулы-1, то эти шины (слики) гораздо мягче (40-50А). Именно поэтому они прилипают к асфальту, как клей, но растворяются уже через 50 миль.
Глубокое погружение и авторитетные ссылки
Для тех, кто хочет подробнее изучить графики и стандарты:
- Паркер Ханнифин: Справочник по уплотнительным кольцам
- Абсолютная библия герметизации. Глава 2 подробно рассматривает вопросы твёрдости.
- ASTM Интернэшнл: Стандарт ASTM D2240
- Официальная процедура испытания свойств резины с помощью дюрометра.
- MatWeb: Данные о свойствах материалов
- Сравните «Нитрил 70» и «Нитрил 90», чтобы увидеть разницу в прочности на разрыв.
- Smooth-On: Руководство по шкале дюрометра
- Отличный визуальный ряд гиды, сравнивающие твердость резины с повседневной объекты.
