Zkouška tvrdosti podle Shorea

Tvrdost podle Shorea

Tvrdost podle Shorea může označovat dvě rozdílné skupiny zkoušek. Historický Shoreův skleroskop měří tvrdost kovů z výšky odskoku zkušebního tělíska. Běžnější Shoreův durometr měří vtiskovou tvrdost pryží, elastomerů a plastů ve stupnicích Shore A, Shore D, Shore OO a dalších.

Tyto metody spolu souvisejí jménem Alberta F. Shorea, ale fyzikálně ani prakticky nejsou zaměnitelné. Hodnota HSC nebo HSD ze skleroskopu neznamená totéž jako 70 Shore A u pryže.

Shoreův skleroskop

Tvrdost podle Shorea HSC/HSD
patří mezi dynamicko‑elastické zkoušky. Zkušební tělísko s diamantovým hrotem dopadne z předepsané výšky na zkoušený povrch a tvrdost se určuje z výšky jeho odskoku.

Při dopadu se část energie spotřebuje na pružnou a plastickou deformaci povrchu a na ztráty v soustavě. Čím vyšší je odskok, tím vyšší je skleroskopická tvrdost. Výsledek proto ovlivňuje nejen tvrdost materiálu, ale také pružnost, hmotnost a uložení vzorku, rovinnost, drsnost a čistota povrchu.

Shoreův skleroskop je přístroj pro stanovení skleroskopické tvrdosti kovů. V praxi se dnes používá jen omezeně, především tam, kde je potřeba rychlá orientační kontrola velkých výrobků, konstrukcí nebo součástí, které nelze snadno vložit do běžného tvrdoměru.

Schéma Shoreova skleroskopu

Skleroskop Shore (schéma)

Stupnice Shore HSC a HSD

Skleroskopické stupnice HSC a HSD vycházejí z poměru výšky odskoku h k pádové výšce H. Jde o empirické stupnice, jejichž hodnoty jsou citlivé na podmínky měření.

Vybrané skleroskopické stupnice Shore
StupnicePádové tělískoPádová výškaVztahPoznámka
HSC 2,5 g 254 mm HSC = (104 × h) / (65 × H) Historická skleroskopická stupnice.
HSD 36,2 g 19 mm HSD = (140 × h) / H Skleroskopická stupnice pro kovy.

Ve vztazích značí H pádovou výšku v milimetrech a h výšku odskoku v milimetrech.

Shoreův skleroskop vs. Shoreův durometr

Nejčastější nedorozumění vzniká z toho, že slovo Shore se používá i u durometrů pro měkké materiály. Durometrická tvrdost Shore A nebo Shore D se neurčuje odskokem, ale hloubkou vtisku normalizovaného hrotu do pryže nebo plastu.

Rozdíl mezi skleroskopem a durometrem Shore
MetodaCo se měříTypické materiályTypické stupnice
Shoreův skleroskop Výška odskoku zkušebního tělíska Kovy, velké součásti, odlitky, konstrukce HSC, HSD
Shoreův durometr Hloubka vtisku hrotu při předepsané síle Pryže, elastomery, měkké a tvrdší plasty Shore OO, A, D

Orientační hodnoty Shoreova durometru

Následující tabulka nepatří ke skleroskopickým stupnicím HSC/HSD. Uvádí jen orientační hodnoty pro běžnější durometrické stupnice Shore A a Shore D, se kterými se setkáte u pryží, silikonů, elastomerů a plastů. Skutečná hodnota závisí na složení materiálu, teplotě, tloušťce vzorku, době odečtu a podmínkách zkoušky.

Orientační hodnoty tvrdosti Shore A/D
Materiál nebo výrobekTypická stupniceOrientační tvrdostPoznámka
Gel, velmi měkká pryž Shore OO / Shore A asi 10 – 30 Shore A Velmi měkké materiály se často lépe hodnotí stupnicí Shore OO.
Měkký silikon Shore A asi 20 – 40 Shore A Těsnění, měkké formy, pružné díly.
Pryž podobná běžné gumě Shore A asi 50 – 75 Shore A Pneumatiky, silentbloky, běžné pryžové díly.
Tvrdá pryž Shore A / Shore D asi 80 – 95 Shore A Na horním konci Shore A může být vhodnější stupnice Shore D.
Měkčí plasty Shore D asi 40 – 70 Shore D Tvrdší elastomery a některé technické plasty.
Tvrdé plasty Shore D asi 70 – 90 Shore D Hodnoty jsou orientační, pro konstrukční výpočty je nutný materiálový list.

Kdy se Shoreova tvrdost používá v praxi

Skleroskopická tvrdost HSC/HSD se hodí hlavně pro rychlou orientační kontrolu kovových povrchů tam, kde je obtížné použít laboratorní tvrdoměr. Není vhodná jako univerzální náhrada za Brinellovu, Vickersovu nebo Rockwellovu metodu.

Durometrická tvrdost Shore A/D se používá u pryží, silikonů, elastomerů a plastů. Je praktická při kontrole těsnění, hadic, gumových dílů, polymerních výrobků nebo 3D tiskových materiálů. Hodnotu je vždy nutné uvádět spolu se stupnicí, například 70 Shore A nebo 75 Shore D.

Normy

Časté otázky

Je Shore A totéž co Shore HSD?

Ne. Shore A je durometrická stupnice pro pryže a měkké plasty. HSD je skleroskopická stupnice založená na výšce odskoku zkušebního tělíska od kovového povrchu.

Lze převést Shore A na Shore D?

Jen orientačně a v omezeném rozsahu. Stupnice Shore A a Shore D používají jiné hroty a jsou určeny pro odlišně tvrdé materiály. Pro technické rozhodování je vhodné použít hodnotu změřenou přímo požadovanou metodou.

Lze převést Shoreovu tvrdost na HRC nebo HV?

U skleroskopu existují jen omezené empirické vztahy pro konkrétní materiály a podmínky. U durometru Shore A/D takový převod na tvrdost kovů nedává obecný fyzikální smysl.

Proč se skleroskop dnes používá málo?

Výsledek výrazně ovlivňuje pružnost materiálu, hmotnost a uložení vzorku i stav povrchu. Pro přesnou technickou specifikaci kovů jsou běžnější metody Brinell, Vickers nebo Rockwell.

Související