Im Fertigungssektor ist die Wahl der richtigen Materialeigenschaften eine grundlegende Voraussetzung für den Erfolg.
Wir haben immer wieder festgestellt, dass Leistung, Sicherheit und Lebensdauer eines Produkts direkt mit der Biegsamkeit oder Steifigkeit der verwendeten Materialien zusammenhängen. Aus diesem Grund muss jeder, der Materialien spezifiziert, den Unterschied zwischen Shore-A- und Shore-D-Härte genau kennen.
At QualitestWir sind davon überzeugt, dass die Klärung der Details der Shore-A- und Shore-D-Härte entscheidend ist, um kritische und oft kostspielige Produktionsfehler zu vermeiden. Das Verständnis der Nuancen der Shore-Härte A und D ist der erste Schritt zu exzellenten Materialien.
Was genau ist Shore-Härte?
Im Kern, Die Shore-Härte beträgt ein einfaches Maß für die Widerstandsfähigkeit eines Materials gegen Eindrücken.
Ein Gerät namens a Durometer übt eine kontrollierte Kraft durch einen speziellen Eindringkörper aus. Die Tiefe des resultierenden Eindrucks wird gemessen. Je geringer die hinterlassene Spur, desto höher ist die Härte des Materials.
Es handelt sich um eine effektive, zerstörungsfreie Methode zur quantitativen Bestimmung der Festigkeit eines Materials – ein Prinzip, das dem gesamten Shore-D- und Shore-A-Messsystem zugrunde liegt.
Der entscheidende Unterschied zwischen Shore A und Shore D Härte
Lassen Sie uns die Besonderheiten der Shore-Härte a und d näher betrachten, da hier die häufigsten Fehler auftreten. Der Hauptunterschied besteht darin, dass diese beiden Skalen für völlig unterschiedliche Materialklassen vorgesehen sind und daher unterschiedliche Eindringkörperformen und Federkräfte verwenden.
Shore A
Die Shore-A-Skala ist der Industriestandard für Materialien, die weich und flexibel sein sollen. Diese Materialien müssen sich biegen und dehnen, um richtig zu funktionieren. Dies zu verstehen ist der erste Schritt beim Vergleich der Härtegrade Shore A und Shore D.
Um Ihnen einen praktischen Bezugsrahmen zu geben: Ein gängiges Gummiband hat einen Wert von etwa 25A, während das Profil eines Autoreifens typischerweise 60–70A beträgt. Diese Skala ist die richtige Wahl für:
- Weiche Gummis und Elastomere
- Silikondichtungen, Dichtungsringe und O-Ringe
- Flexible Kunststoffe und Schläuche
- Förderbandrollen
- Druckwalzen
Das Shore-A-Prüfgerät verwendet einen Eindringkörper mit einer stumpfen Kegelform, der eine genaue Messung auf weicheren Oberflächen ermöglicht.
Ufer D.
Die Shore-D-Skala ist für harte, starre Materialien reserviert, bei denen eine minimale bis keine Biegung gewünscht ist. Diese Materialien werden häufig aufgrund ihrer strukturellen Integrität und Schlagfestigkeit ausgewählt.
Zum Vergleich: Ein Einkaufswagenrad hat einen Durchmesser von etwa 50D und ein Bauhelm einen sehr festen Durchmesser von 75D. Diese Skala ist für Gegenstände wie:
- Hartgummi und feste Polymere wie HDPE
- Plexiglasplatten und andere Hartkunststoffe
- Schutzkopfbedeckungen und Sicherheitshüllen
- Vollgummiräder aus Polyurethan für Gabelstapler
- Innenverkleidungen und Strukturkomponenten für Kraftfahrzeuge
Das Durometer für den Shore-D- vs. Shore-A-Test verwendet eine viel schärfere, spitzere Spitze und wendet eine wesentlich größere Federkraft an, die notwendig ist, um auf diesen härteren Oberflächen eine messbare Vertiefung zu erzeugen.
In Verbindung stehender Artikel: So messen Sie die Gummihärte: Methoden, Werkzeuge und bewährte Verfahren
Ein Hinweis zu den Umrechnungstabellen für Shore D und Shore A
Was eine Shore-D-Shore-A-Umwandlung betrifft, sind wir der festen Überzeugung, dass man mit Vorsicht vorgehen sollte.
Umrechnungstabellen sind weit verbreitet, wir raten unseren Kunden jedoch grundsätzlich davon ab, sich bei der Ermittlung der Spezifikationen auf diese zu verlassen. Eine direkte und zuverlässige Umrechnung von Shore A in Shore D ist nicht wirklich möglich, da die beiden Skalen die Materialreaktion auf unterschiedliche Weise messen.
At QualitestWir sind davon überzeugt, dass es keinen Ersatz dafür gibt, ein Material auf der richtigen Skala zu testen, um einen wahren, umsetzbaren Messwert zu erhalten.
| Shore A | Shore D (ca.) |
|---|
| 100 | 58 |
| 95 | 46 |
| 90 | 39 |
| 85 | 33 |
| 80 | 29 |
| 75 | 25 |
| 70 | 22 |
| 65 | 20 |
| 60 | 17 |
| 55 | 14 |
| 50 | 12 |
(Diese Werte dienen nur zur Schätzung und zum Vergleich der Materialfamilie.)
In Verbindung stehender Artikel: Härteprüfung der nächsten Stufe: Vorstellung des automatischen Durometers – Automatischer Shore IRHD-Härteprüfer
Zuverlässige Shore-Härte-Ergebnisse mit Qualitest
Mit minderwertiger Ausrüstung können Sie keine zuverlässigen Messungen durchführen und keine strenge Qualitätskontrolle gewährleisten. Für genaue Messungen auf dem Labortisch unser Shore-Durometer Das Modell HD3000 ist eine ausgezeichnete Wahl. Für Komponenten mit komplexen Geometrien bietet das HD3000L spezielle Sonden, um Vielseitigkeit zu gewährleisten.
Die Prüfung der Shore-D- und Shore-A-Spezifikationen ist ein kritischer Teil des Produktionsprozesses. QualitestUnsere Erfahrung bietet uns eine einzigartige Perspektive auf diese Herausforderungen. Wir bieten eine breite Palette kostengünstiger Härteprüfgeräte, von unseren vielseitigen Digitales Shore-Härtemessgerät der DRIVE-Serie bis hin zu vollautomatischen Systemen.
Wenn Sie nach einem Lieferanten suchen, der Ihnen die zuverlässige Ausrüstung zur Überprüfung Ihrer Materialien liefern kann, Kontaktieren Sie unser Team. Wir helfen Ihnen, bessere und konsistentere Produkte zu entwickeln.
Die Shore-Härteprüfung wird typischerweise zur Messung verschiedener Materialien verwendet, insbesondere weicherer Materialien wie Gummi, Elastomere und bestimmter weicherer Kunststoffe wie Vinyl, Polyolefine und Fluorpolymere. Diese Methode bewertet die Widerstandsfähigkeit eines Materials gegen Eindrücke und liefert wertvolle Erkenntnisse zu dessen Flexibilität, Oberflächenbeständigkeit und möglicher Leistung unter Belastung.
Mit dieser Prüfung lässt sich feststellen, ob ein Material robust genug ist, um bestimmten Belastungen standzuhalten. Im nächsten Abschnitt werden die Shore-Prüfmethode, der Messvorgang und die Interpretation der Ergebnisse beschrieben.
Hier Qualitest Wir erklären Ihnen den Shore-Test anhand seiner Methode, Formel und seines Diagramms. Im Folgenden erfahren Sie mehr.
Was ist eine Shore-Härteprüfung?
Schauen Sie sich die Herstellung von Schuhsohlen an. Um Komfort, Flexibilität und Haltbarkeit zu gewährleisten, müssen die Materialien (oft Gummi oder thermoplastische Elastomere) das richtige Gleichgewicht zwischen Weichheit und Widerstandsfähigkeit aufweisen.
Ist die Sohle zu weich, kann sie sich schnell abnutzen. Ist sie hingegen zu hart, kann sie sich unangenehm anfühlen oder unter Belastung sogar reißen. Hier ist der Shore-Härte-Test wichtig, da er hilft, die Festigkeit oder Flexibilität dieser Materialien zu quantifizieren.
Die Shore-Härteprüfung ist ein standardisiertes Verfahren zur Messung der Eindringfestigkeit von Elastomeren, Weichkunststoffen und Polymeren. Sie gibt Aufschluss darüber, wie ein Material auf Druck reagiert, ob es leicht nachgibt oder fest bleibt. Das Ergebnis wird als Zahl zwischen 0 und 100 angegeben, wobei höhere Werte auf ein härteres Material hinweisen.
In Verbindung stehender Artikel: Durometer: Präzise Härteprüfung für Gummi und Kunststoff
Shore-Härte-Testmethode
Die Shore-Härteprüfung misst den Widerstand eines Materials gegen Eindrücken mithilfe eines kalibrierten Durometers. Die Messung kann je nach Materialverhalten und Prüfziel entweder unmittelbar nach dem Kontakt (erster Eindruck) oder nach einer festgelegten Verweilzeit erfolgen.
Einige Durometer verfügen über eine Anzeige für den Höchstwert, um Spitzenwerte zu erfassen. Es ist jedoch wichtig zu beachten, dass diese Anzeigen im Vergleich zu Echtzeit-Eindrucksmessungen zu etwas niedrigeren Messwerten führen können.
Standard-Shore-Durometer werden für allgemeine Prüfungen an flachen Proben mit einer Dicke von typischerweise mindestens 6 mm verwendet. Für dünnere oder kleinere Proben, insbesondere mit einem Querschnittsdurchmesser von nur 1.25 mm, werden Durometer vom Typ M (Mikro) eingesetzt.
Diese sind speziell für die Prüfung kleiner oder schmal geformter Proben konzipiert, die mit herkömmlichen Durometern nicht genau beurteilt werden können.
So funktioniert das Verfahren:
- Probenvorbereitung: Für Standardprüfungen sollten die Proben mindestens 6 mm dick sein. Typ M ermöglicht die Prüfung dünnerer Materialien bis zu 1.25 mm.
- Test Ausführung: Der Eindringkörper wird mittels Federkraft senkrecht auf die Probe aufgebracht. Eindringkörpertyp und Kraftniveau hängen von der verwendeten Shore-Skala (A, D oder M) ab.
- Ablesen des Ergebnisses: Die Härte wird auf dem Durometer als Wert zwischen 0 und 100 angezeigt. Der Messwert kann entweder die momentane Eindringtiefe oder den Wert nach einer definierten Verweilzeit widerspiegeln und bietet so Flexibilität bei der Bewertung viskoelastischer Materialien.
Alle Tests sollten in einer kontrollierten Umgebung durchgeführt werden, da Variablen wie Temperatur, Oberflächenstruktur und Probenausrichtung die Ergebnisse erheblich beeinflussen können.
Shore-Härte-Testformel
Im Gegensatz zu herkömmlichen Härteprüfungen, die auf mathematischen Formeln beruhen, die Kraft und Fläche berücksichtigen, wird bei der Shore-Härteprüfung keine direkte algebraische Formel verwendet. Stattdessen basiert sie auf einer mechanischen Beziehung zwischen der Eindringtiefe eines kalibrierten Eindringkörpers und der auf das Material ausgeübten Federkraft.
Der Shore-Härtewert, der von 0 (tiefes Eindringen) bis 100 (kein Eindringen) reicht, dient als Index, der die Widerstandsfähigkeit eines Materials gegen Eindrücken unter einer bestimmten Kraft widerspiegelt.
Jede Shore-Härteskala (A, D, M, OO usw.) entspricht einer anderen Eindringkörpergeometrie und Federkalibrierung. Dies bedeutet, dass der gleiche numerische Messwert auf zwei verschiedenen Skalen nicht dieselbe Kraft oder dasselbe Materialverhalten widerspiegelt.
Gemäß der Norm ASTM D2240 wird diese Beziehung durch präzise Kalibrierungstoleranzen bestimmt. Die vom Durometer ausgeübte Federkraft muss mit dem erwarteten Eindringwiderstand für jede Skala übereinstimmen. Beispiel:
- Auf der Typ-A-Skala (früher bekannt als Gummihärte messen, Elastomere und weiche Kunststoffe), entspricht ein Härtewert von 50 einer aufgebrachten Kraft von 4.3 N.
- Auf der Skala vom Typ D (für harte Kunststoffe und dichte Polymere) stellt der gleiche Wert (50) aufgrund der steiferen Feder und des schärferen Eindringlings eine Kraft von 22.225 N dar.
- Bei der Mikrohärteprüfung mit Typ M, der für sehr kleine oder dünne Proben ausgelegt ist, liegen die Kräfte deutlich niedriger, wobei ein Wert von 50 0.544 N entspricht.
- Weichere Materialien wie Gele und Schäume erfordern noch sanftere Messwerkzeuge wie Typ OO, OOO oder OOO-S mit entsprechenden Kräften, die je nach Skala und Messwert zwischen 0.167 N und 1.932 N kalibriert sind.
Hier ist eine Aufschlüsselung basierend auf der Härtegrad-Kalibrierungstabelle:
Ufertyp | Kraftbereich (0–100) | N/Einheit | Federtoleranz |
Typ A, B, E, O | 0.55 N – 8.05 N | 0.075 N | ± 0.075 N |
Typ C, D, DO | 0 - 44.45 N. | 0.4445 N | ± 0.4445 N |
Typ M. | 0.324 N – 0.765 N | 0.0044 N | ± 0.0176 N |
Typ OO, OOO | 0.203 N – 1.111 N | ~0.009 N | ± 0.0182 N |
Typ OOO-S | 0.167 N – 1.932 N | 0.01765 N | ± 0.0353 N |
Obwohl es keine „Formel“ zur Berechnung eines Shore-Härtewerts nach dem Test gibt, stellt das kalibrierte mechanische System im Durometer sicher, dass der Messwert mit einem bestimmten Eindringwiderstand korreliert.
Dies macht es zu einer zuverlässigen und wiederholbaren Methode zum Vergleichen der Härte von Materialien (von dicken Gummipolstern bis hin zu kleinen Polymerkomponenten), ohne dass zusätzliche Berechnungen erforderlich sind.
Shore-Härte-Maschinenspezifikation
Shore-Härteprüfgeräte werden allgemein als Durometer bezeichnet. Je nach Anwendungsbedarf reichen die Geräte von tragbaren analogen Durometern für die Feldprüfung bis hin zu modernen digitalen Tischmodellen für Qualitätskontrolllabore.
Obwohl das Design je nach Marke und Modell leicht variieren kann, entsprechen die meisten Shore-Härteprüfgeräte diesen Kernspezifikationen:
1. Unterstützung der Messskala
Shore-Härteprüfer werden nach Skalentypen kategorisiert, die jeweils für bestimmte Materialgruppen optimiert sind:
- Shore A: Für flexible Gummis, Elastomere und weiche Kunststoffe (z. B. Reifen, Schuhsohlen).
- Shore D: Für härtere Kunststoffe (z. B. ABS, Polycarbonat).
- Shore M: Mikroskalenprüfung für dünne oder kleine Proben.
- Shore OO, OOO, OOO-S: Für extrem weiche Materialien wie Gele und Schaumstoffe.
Einige Tischsysteme sind mit mehreren Maßstäben kompatibel. Sie ermöglichen austauschbare Eindringkörper und Federmodule für Tests mit mehreren Shore-Typen.
2. Eindringkörper- und Federkraftkalibrierung
Das Kernprinzip der Shore-Prüfung besteht darin, den Widerstand des Materials gegen Eindrücken unter einer kalibrierten Federkraft zu messen. Jeder Shore-Typ hat eine unterschiedliche Eindringkörperform und einen unterschiedlichen Federkraftbereich, kalibriert nach ASTM D2240:
- Beispielsweise beträgt die Shore-A-Härte bei 8.05 bis zu 100 N, während die Shore-D-Härte bis zu 44.45 N beträgt.
- Bei Shore M kommen deutlich geringere Kräfte zum Einsatz, ideal für die Prüfung von Proben mit einer Dicke von bis zu 1.25 mm.
Um Wiederholbarkeit und Genauigkeit zu gewährleisten, muss die Kalibrierung der Durometer innerhalb strenger Toleranzen – beispielsweise ±0.075 N für Typ A oder ±0.0176 N für Typ M – erfolgen.
3. Messauflösung
Die meisten modernen Shore-Härteprüfer bieten digitale oder analoge Messwerte von 0 bis 100. Digitale Modelle verfügen häufig über eine Auflösung von 0.1 Einheiten, Auto-Hold-Funktionen und Maximalwertanzeigen zum Erfassen von Spitzenwerten, was besonders nützlich für viskoelastische Materialien ist, die sich unter längerer Belastung verändern.
4. Anzeige und Schnittstelle
Digitale Durometer sind mit LCD- oder OLED-Bildschirmen ausgestattet und verfügen oft über USB-/Bluetooth-Anschluss für den Datenexport und die Berichterstellung. Hochwertige Labormodelle können mit Qualitätskontrollsoftware zur Rückverfolgbarkeit und Konformitätsverfolgung integriert werden.
5. Probenkompatibilität
Standard-Shore-Durometer sind für die Prüfung von Materialien mit einer Mindestdicke von 6 mm ausgelegt. Für dünnere oder komplexere Teile werden Mikro-Durometer (Typ M) mit Präzisionsambossen oder -klammern verwendet, um kleine Proben ohne Verformung zu fixieren.
Zu den optionalen Zubehörteilen gehören:
- Kundenspezifische Prüfstände für den durchgängigen vertikalen Einsatz
- Zeitverweil-Steuermodule
- Vorrichtungen für gekrümmte oder unregelmäßige Oberflächen
6. Portabilität und Prüfstandsintegration
Hand-Durometer eignen sich ideal für Feldtests oder Produktionslinien und ermöglichen schnelle Messwerte bei minimalem Einrichtungsaufwand. Für höhere Präzision können die Prüfgeräte auf einem mechanischen oder motorisierten Prüfstand montiert werden, der eine gleichmäßige Krafteinleitung, senkrechte Ausrichtung und optionale Kontrolle der Verweilzeit gewährleistet.
7. Compliance und Standards
Zuverlässige Shore-Härteprüfer entsprechen ASTM D2240 und ISO 868 und gewährleisten so Konsistenz und Kompatibilität zwischen verschiedenen Prüflaboren und Branchen. Die Kalibrierung sollte regelmäßig mit standardisierten Prüfblöcken mit bekannten Härtewerten überprüft werden.
Shore-Härte-Prüfdiagramm
Für den typischen Aufbau ist ein standardisierter Härteprüfstand erforderlich. Die folgende Abbildung zeigt schematisch den Shore-Härteprüfstand für die Prüfung weicher Materialien.
Dieses Diagramm zeigt, wie die Kraft während der Shore-Härteprüfung mithilfe eines mechanischen Ständers ausgeübt und kontrolliert wird. Der Shore-Härteprüfstand minimiert den Benutzereinfluss und verbessert die Wiederholbarkeit der Messungen durch Standardisierung der Prüfausrichtung, der Krafteinleitung und der Probenauflage.
Durometer-Testverfahren (mit Ständer)
Die Shore-Härteprüfung beginnt damit, dass die Probe auf den Probenauflagetisch gelegt wird, der sich mittig am Stativfuß befindet. Mit dem Drehknopf zur Tischhöhenverstellung kann der Bediener die Probe präzise auf die Eindringspitze des montierten Durometers ausrichten.
Nach der Ausrichtung wird der Entriegelungshebel betätigt, wodurch sich der Durometer kontrolliert und senkrecht absenkt, geführt durch die Führungssäule der Montageeinheit und die Tischführung. Der Eindringkörper berührt die Probenoberfläche durch die kombinierte Wirkung der inneren Federkraft des Durometers und der schwerkraftunterstützten Ausrichtung über den Ständer.
Während der Prüfung dringt der Eindringkörper in das Material ein. Die Oberflächenhärte des Materials wirkt der Tiefe des Eindringkörpers entgegen. Die Messuhr am Durometer misst den Shore-Härtewert, der dem Widerstand des Eindringkörpers durch das Material entspricht. Ein höherer Wert weist auf eine härtere Oberfläche mit geringerer Eindringtiefe hin.
Standardisierte Kraftanwendung
Die während der Prüfung angewendete Kraft wird durch die Federkalibrierungskraft im Durometer selbst bestimmt, die je nach Shore-Typ variiert. Zum Beispiel:
- Shore A verwendet eine kalibrierte Kraft von 0.075 N pro Einheit und erreicht 8.05 N bei 100 Durometereinheiten.
- Shore M, vorgesehen für sehr dünne Materialien, verwendet nur 0.0044 N pro Einheit und erreicht bei maximalem Maßstab 0.765 N (siehe Tabelle 1 von ASTM D2240).
Der Bedienständer stellt sicher, dass die Kraft vertikal und gleichmäßig ausgeübt wird, wodurch mögliche Schwankungen aufgrund von Handdruck oder Winkelfehlstellungen reduziert werden – ein wesentlicher Faktor beim Testen von Materialien, die empfindlich auf Oberflächenverformung oder Druckdauer reagieren.
Messwertanzeige
Der Härtewert wird auf der Durometer-Anzeige angezeigt, die zwischen den einzelnen Prüfungen über den Durometer-Rückstellmechanismus zurückgesetzt wird. Dieser Rückstellmechanismus stellt sicher, dass der Eindringkörper vollständig zurückgezogen wird, wodurch genaue Ausgangsbedingungen vor den nachfolgenden Messungen gewährleistet werden.
Gängige Anwendungen und Best Practices
1. Automobilindustrie
Im Automobilbau müssen elastomere Werkstoffe wie Dichtungen, Buchsen und Reifen strenge Leistungsstandards erfüllen. Der Shore-Test hilft Herstellern, Flexibilität, Kompressibilität und Verschleißfestigkeit zu bewerten – entscheidende Faktoren für Komponenten, die hohen Temperaturen und dynamischen Belastungen standhalten müssen.
2. Herstellung medizinischer Geräte
Geräte wie Katheter, Spritzen und flexible Schläuche erfordern spezifische taktile und mechanische Eigenschaften. Für diese ultraweichen Materialien werden häufig Shore-00- oder Shore-M-Skalen verwendet. Dies ermöglicht Herstellern eine präzise Kontrolle der Materialweichheit für Patientensicherheit und -komfort.
Die Testergebnisse helfen zu überprüfen, ob Polymere die Standards für Biokompatibilität und Flexibilität erfüllen, um die Risiken während der klinischen Anwendung zu minimieren.
3. Unterhaltungselektronik und Wearables
Soft-Touch-Tasten, Silikontastaturen und tragbare Gerätebänder müssen sowohl komfortabel als auch langlebig sein. Je nach Materialtyp wird Shore-A- oder Shore-D-Test verwendet.
In dieser Branche wird mit der Shore-Härteprüfung die Haptik von Materialien beurteilt und gleichzeitig deren Druck- und Abriebfestigkeit sichergestellt. Die gewonnenen Daten unterstützen Designentscheidungen für ein optimales Benutzererlebnis und reduzieren gleichzeitig Produktrücksendungen aufgrund vorzeitigen Verschleißes.
In Verbindung stehender Artikel: Verbesserung der Qualität von Gummiproben: QualitestDie Lösung von für Sikas Testbedarf
Holen Sie sich den richtigen Härteprüfer von Qualitest – Branchenführer weltweit vertrauen uns
Die Auswahl von Shore-Härteprüfgeräten ist entscheidend für die Aufrechterhaltung der Produktqualität, die Einhaltung gesetzlicher Standards und die Verbesserung der Fertigungseffizienz. Qualitest, ein weltweit führender Anbieter von Materialprüflösungen, bietet eine umfassende Palette an Shore-Härtemessgeräten und automatisierten Härteprüfsystemen für unterschiedliche industrielle Anforderungen.
Egal, ob Sie ultraweiche Gele mit Shore 00 oder starre Thermoplaste mit Shore D testen, Qualitest anbieten:
- Manuelle und digitale Durometer, kalibriert nach ASTM D2240
- Präzisions-Durometer steht für verbesserte Wiederholbarkeit und minimierte Bedienerverzerrung
- Automatisierte Härteprüfgeräte für Produktionsumgebungen mit hohem Durchsatz
- Maßgeschneiderte Testlösungen für spezielle Materialien oder komplexe Geometrien
Die Investition in das richtige Shore-Härteprüfgerät von Qualitest bedeutet weniger Produktionsfehler, bessere Qualitätssicherung und langfristige Kosteneinsparungen.
Entdecken Sie unsere Durometer-Katalog Melden Sie sich noch heute an und machen Sie sich bereit, Ihre anspruchsvollsten Testherausforderungen zu meistern.
