쇼어 듀로미터

온도계가 다른 두 인라인 스케이트 휠 – 85A 및 83a

디지털 쇼어 경도 시험기

쇼어 듀로미터는 일반적으로 폴리머, 엘라스토머 및 ^[1]고무로 구성된 물질의 경도를 측정하는 장치입니다.

척도의 수치가 높을수록 움푹 패인 곳에 대한 저항력이 더 강하므로 재료가 딱딱해집니다.수치가 작을수록 저항이 적고 재료가 부드러움을 나타냅니다.

이 용어는 또한 "쇼어 듀로미터"가 90인 물체와 같이 눈금에 대한 재료의 등급을 나타내기 위해 사용됩니다.

저울은 1920년대에 경도를 측정하는 적절한 장치를 개발한 Albert Ferdinand Shore에 의해 정의되었다.최초의 경도 테스터도 아니고, 듀로미터라고도 불린 최초의 경도 테스터도 아닙니다(ISV 듀로미터, 19세기 이후 증명됨). 그러나 오늘날 이 이름은 일반적으로 쇼어 경도를 나타냅니다. 다른 장치들은 록웰 경도와 같은 다른 측정치를 사용합니다.

듀로미터 눈금

다양한 특성을 가진 재료에 사용되는 몇 가지 눈금이 있습니다.약간 다른 측정 시스템을 사용하는 가장 일반적인 두 척도는 ASTM D2240 유형 A와 유형 D 척도다.

A 척도는 부드러운 척도를 나타내고 D 척도는 어려운 척도를 나타냅니다.

그러나 ASTM D2240-00 테스트 표준에는 용도 A, B, C, D, DO, E, M, O, OO, OOO, OOO-S 및 R에 따라 총 12개의 척도가 요구됩니다.각 척도의 값은 0에서 100 사이이며 값이 클수록 재료가 ^[2]딱딱함을 나타냅니다.

측정방법

쇼어 A 및 D에 사용되는 듀로미터 인덴터 또는 프레셔 풋의 다이어그램

다른 많은 경도 테스트와 마찬가지로 듀로미터는 표준화된 누름판 다리에 주어진 힘에 의해 만들어진 재료의 움푹 들어간 깊이를 측정합니다.이 깊이는 재료의 경도, 점탄성 특성, 누름 발 모양 및 테스트 기간에 따라 달라집니다.ASTM D2240 °m을 사용하면 초기 경도 또는 일정 시간 후 움푹 들어간 경도를 측정할 수 있습니다.기본 테스트에서는 충격 없이 일관된 방식으로 힘을 가하고 경도(오목한 부분의 깊이)를 측정해야 합니다.시간 경도를 원하는 경우 필요한 시간 동안 힘을 가한 다음 읽습니다.테스트 대상 재료의 ^[3]두께는 최소 6mm(0.25인치)여야 합니다.시험의 이론적 배경은 예를 들어 다음과 같이 고려된다^[4].

타입 A 및^[3] D 테스트 셋업

듀로미터	발을 들여쓰다	적용 질량(kg)	결과력(N)
타입 A	경화강봉 1.1mm – 1.4mm 직경, 35° 원뿔, 0.79mm 직경	0.822	8.064
D형	직경 1.1mm~1.4mm의 경화강봉, 30°의 원추점, 0.1mm의 반지름 팁	4.550	44.64

ASTM D2240 표준은 특정 스프링력과 인덕터 구성의 조합을 사용하여 12개의 다른 듀로미터 눈금을 인식합니다.이러한 눈금은 듀로미터 유형이라고 할 수 있습니다. 즉, 듀로미터 유형은 특정 눈금을 결정하도록 특별히 설계되었으며, 스케일은 듀로미터와 별도로 존재하지 않습니다.다음 표에 유형 ^[5]R을 제외한 각 유형에 대한 자세한 내용을 보여 줍니다.

듀로미터 타입	배열	직경	내선	스프링력^[6]
A	35° 잘린 원뿔(원뿔)	1.40mm(0.055인치)	2.54mm(0.100인치)	8.05 N (821 gf)
B	30° 원뿔	1.40mm(0.055인치)	2.54mm(0.100인치)	8.05 N (821 gf)
C	35° 잘린 원뿔(원뿔)	1.40mm(0.055인치)	2.54mm(0.100인치)	44.45 N (4,533 gf)
D	30° 원뿔	1.40mm(0.055인치)	2.54mm(0.100인치)	44.45 N (4,533 gf)
E	2.5mm(0.098인치) 구면 반지름	4.50mm(0.19인치)	2.54mm(0.100인치)	8.05 N (821 gf)
M	30° 원뿔	0.79mm(0.031인치)	1.25mm(0.049인치)	0.765N(78.0gf)
0	1.20mm(0.047인치) 구면 반지름	2.40mm(0.094인치)	2.54mm(0.100인치)	8.05 N (821 gf)
00	1.20mm(0.047인치) 구면 반지름	2.40mm(0.094인치)	2.54mm(0.100인치)	1.111N(113.3gf)
D0	1.20mm(0.047인치) 구면 반지름	2.40mm(0.094인치)	2.54mm(0.100인치)	44.45 N (4,533 gf)
000	6.35mm(0.250인치) 구면 반지름	10.7~11.6mm(0.42~0.46인치)	2.54mm(0.100인치)	1.111N(113.3gf)
000-S	10.7mm(0.42인치) RADIUS 디스크	11.9mm(0.47인치)	5.0mm(0.20인치)	1.932N(197.0gf)

주의: 타입 R은 진정한 타입이 아닌 지정입니다.R 지정은 스프링력과 인더터 구성이 변경되지 않은 상태에서 직경 18 ± 0.5mm(0.71 ± 0.02인치)의 누름 발 직경(따라서 R은 반지름이고 D는 사용할 수 없음)을 지정합니다.R 지정은 타입 M을 제외하고 모든 D2240 유형에 적용할 수 있습니다.R 지정은 타입 xR로 표현됩니다.여기서 x는 D2240 유형(예: aR, dR 등)이며, R 지정은 운용 ^[5]스탠드의 사용을 의무화합니다.

DIN ISO 7619-1 표준에 따라 충족해야 하는 조건 및 절차는 다음과 같습니다.

쇼어 A 측정의 경우 발이 재료를 움푹 패인 반면 쇼어 D의 경우 발이 재료 표면을 관통한다.
테스트용 자재는 테스트 1시간 전에 실험실 실내 온도 저장고에 보관해야 합니다.
시간은 15초입니다.
힘은 쇼어 A의 경우 1kg +0.1kg, 쇼어 D의 경우 5kg +0.5kg이다.
다섯 가지 측정을 해야 합니다.
듀로미터의 보정은 경도가 다른 엘라스토머 블록으로 일주일에 한 번 실시합니다.

경도의 최종 값은 재료에 15초 동안 적용한 후 인덴터의 깊이에 따라 달라집니다.인덴터가 재료 안으로 2.54mm(0.100인치) 이상 침투하는 경우 해당 눈금의 듀로미터는 0입니다.전혀 투과하지 않는 경우, 그 스케일은 100도입니다.이러한 이유로 여러 척도가 존재합니다.그러나 경도가 10°Sh 미만 또는 90°Sh 이상이면 결과를 신뢰할 수 없습니다.측정은 인접한 척도 유형으로 다시 측정해야 합니다.

듀로미터는 무차원 양이며, 한 척도의 재료 듀로미터와 다른 척도의 재료 듀로미터 또는 다른 경도 ^[1]테스트에 의한 단순한 관계는 없습니다.

공통 재료의 쇼어 온도계
재료.	듀로미터	규모.
자전거 젤 시트	15–30	OO
껌	20	OO
소르보탄	30–70	OO
고무줄	25	A
도어씰	55	A
자동차 타이어 트레드	70	A
롤러스케이트와 스케이트보드의 부드러운 바퀴	78	A
유압 O링	70–90	A
공압식 O링	65–75	A
롤러스케이트와 스케이트보드의 딱딱한 바퀴	98	A
에보나이트 고무	100	A
솔리드 트럭 타이어	50	D
하드햇(일반적으로 HDPE)	75	D
주조 우레탄 플라스틱	80	D

ASTM D2240 경도 및 탄성 계수

선형 탄성 압입 경도를 사용하여, 탄성체에 대한 ASTM D2240 경도와 영 계수 사이의 관계를 Gent에 의해^[7] 도출했습니다.젠트의 관계는 다음과 같은 형태를 가지고 있다.

({displaystyle E=syslogfrac {0.0981(56+7.62336S)}{0.137505(254-2.54S)}},

E

서 E

(\displaystyle

E

)

는

E

MPa 단위의 영 계수이고

(\displaystyle

S

)

는

S

ASTM D2240 유형 A 경도입니다.

이 관계에서는 $S=100$ $=$ 100 {displaystyle S= 100 { $displaystyle$ S= $100}$ 에서 $S=100$ E $E=\infty$ ${\$ { $displaystyle$ E=\ $infty}$ 의 $E=\infty$ 값을 제공하지만 S $>$ $40$ { $displaystyle S<40$ ^[8]의 실험 데이터에서 벗어납니다. 혼합 및 Giacomin은 ASTM D2240에 의해 표준화된 12개 척도에 대해 동등한 방정식을 도출합니다.

실험 데이터에 약간 더 적합한^[9] 또 다른 관계는 다음과 같습니다.

({displaystyle S=100\operatorname {erf}(3.120\times 10^{-4}~E^{1/2}),}

여기서

{\displaystyle

\

operatorname

{

erf}

는

\operatorname {erf}

오류 함수이고

E

{\

displaystyle

E

}

는

E

Pa 단위입니다.

ASTM D2240 타입 D 경도(15° 하프콘 각도를 가진 원추형 인덴터의 경우)와 시험 대상^[10] 물질의 탄성 계수 사이의 관계에 대한 1차 추정치는 다음과 같다.

\displaystyle S_{\text{D}}=100-{\frac {201878.188+{\fracrt {6113}36+781.88E}}}}}{E}},

S_{\text{D}}

서

(\

D}}

은

S_{\text{D}}

ASTM D2240 타입 D 경도이며

(\displaystyle

E

)

는

E

MPa 단위입니다.

ASTM D2240 경도 값과 재료 탄성 계수 사이의 또 다른 Neo-Hooke 선형 관계는 다음과 같습니다^[10].

\displaystyle \log _{10}E=0.0235S-0.6403,\quad S=begin{case}S_{\text{\text}A}}&{\text{for}}~20 <S_{A} <80,\S_{\text{\text}D}}+50&{\text{for}~30<S_{D}<85,\end{case}}}

S_{\text{A}}

서

(\

A}}

은

S_{\text{A}}

ASTM D2240 타입 A 경도,

(\

입니다.

D}}

은

S_{\text{D}}

ASTM D2240 타입 D 경도,

E

{\

displaystyle

E

}

는

E

MPa 단위의 영 계수입니다.

특허

미국 특허 1770045, A.F.1930-07-08년 발행, 「재료 경도 측정용 부속품」
미국 특허 2421449 J. G. Zuber, '경도 측정기' 1947-06-03 발표

「」를 참조해 주세요.

레퍼런스

^ ^a ^b "Shore (Durometer) Hardness Testing of Plastics". Retrieved 2006-07-22.
^ "Material Hardness". CALCE and the University of Maryland. 2001. Archived from the original on 2007-07-07. Retrieved 2006-07-22.
^ ^a ^b "Rubber Hardness". National Physical Laboratory, UK. 2006. Retrieved 2006-07-22.
^ Willert, Emanuel (2020). Stoßprobleme in Physik, Technik und Medizin: Grundlagen und Anwendungen (in German). DOI: 10.1007/978-3-662-60296-6: Springer Vieweg.{{cite book}}: CS1 유지보수: 위치(링크)
^ ^a ^b "DuroMatters! Basic Durometer Testing Information" (PDF). CCSi, Inc. Retrieved 29 May 2011.
^ "Standard Test Method for Rubber Property—Durometer Hardness1". ASTM International. November 2017. p. 5. doi:10.1520/D2240-15E01.
^ A. N. Gent(1958), 압입경도와 영률의 관계에 대하여 고무산업협회 -- 거래 - 34, 페이지 46~57. doi: 10.5254/1.3542351
^ A. W. Mix and A. J. Giacomin (2011), 표준화된 고분자 듀로메트리, Journal of Test and Evaluation, 39(4), 페이지 1~10. doi:10.1520/JTE103205
^ 영국 표준 903(1950, 1957), 가황 고무 시험 방법 Part 19(1950) 및 Part A7(1957).
^ ^a ^b Qi, H. J., Joyce, K., Boyce, M. C. (2003), 듀로미터 경도와 탄성 재료의 응력 변형 거동, 76(2), 페이지 419~435. doi:10.5254/1.354752.

외부 링크

[matweb-1] "Shore (Durometer) Hardness Testing of Plastics". Retrieved 2006-07-22.

[uofm-2] "Material Hardness". CALCE and the University of Maryland. 2001. Archived from the original on 2007-07-07. Retrieved 2006-07-22.

[npl-3] "Rubber Hardness". National Physical Laboratory, UK. 2006. Retrieved 2006-07-22.

[4] Willert, Emanuel (2020). Stoßprobleme in Physik, Technik und Medizin: Grundlagen und Anwendungen (in German). DOI: 10.1007/978-3-662-60296-6: Springer Vieweg.{{cite book}}: CS1 유지보수: 위치(링크)

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[6] "Standard Test Method for Rubber Property—Durometer Hardness1". ASTM International. November 2017. p. 5. doi:10.1520/D2240-15E01.

[Gent-7] A. N. Gent(1958), 압입경도와 영률의 관계에 대하여 고무산업협회 -- 거래 - 34, 페이지 46~57. doi: 10.5254/1.3542351

[Mix-8] A. W. Mix and A. J. Giacomin (2011), 표준화된 고분자 듀로메트리, Journal of Test and Evaluation, 39(4), 페이지 1~10. doi:10.1520/JTE103205

[BS903-9] 영국 표준 903(1950, 1957), 가황 고무 시험 방법 Part 19(1950) 및 Part A7(1957).

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