Comprensión del durómetro (dureza):definiciones, usos, tipos y ejemplos prácticos

Conocer las diversas propiedades de un material es fundamental para diseñar una pieza que pueda satisfacer una función particular. Una propiedad importante a considerar es la dureza (durómetro) de un material. El durómetro es un método estandarizado para medir la dureza o la resistencia de un material a la deformación localizada debido a indentaciones o abrasión. A menudo se utiliza para describir la dureza de materiales poliméricos y otros no metales.

La dureza (durómetro) es una medida adimensional. La dureza de un material particular es relativa a la dureza de otros materiales, por lo que los valores se obtienen usando la misma escala. Se han desarrollado diferentes escalas de durómetro para cuantificar y comparar las durezas de diferentes materiales. Este artículo definirá el durómetro, los diferentes tipos de escala y ejemplos.

¿Qué es el durómetro (dureza)?

Durómetro se refiere a la dureza misma o la capacidad de un material para resistir deformaciones localizadas. A menudo se utiliza para medir la dureza de polímeros y otros no metales. Durómetro también puede referirse a la dureza Shore o al durómetro Shore, que lleva el nombre de Alfred Shore, quien desarrolló la escala de dureza Shore. El término durómetro también se utiliza para referirse a la herramienta que mide la dureza de los materiales.

El durómetro es un valor sin unidades. Eso significa que la dureza de un material es relativa a la dureza medida de otros materiales cuando se usa la misma escala de durómetro. Los valores de dureza oscilan entre 0 y 100. Los materiales con valores más altos son más duros que los materiales con valores más bajos. Por ejemplo, una pelota de golf con una dureza Shore de 90A es más dura que una goma de borrar de lápiz con una dureza Shore de 40A. Sin embargo, es importante comparar únicamente los valores de dureza de la misma escala. No es lo mismo una dureza de 40 en la escala Shore A que una dureza de 40 en la escala Shore D. Esto se debe a que los valores de dureza son relativos a materiales en la misma escala y no existe ninguna relación entre los valores de diferentes escalas.

Cómo utilizar un durómetro

Los pasos siguientes describen cómo realizar una prueba de dureza: 

1. Identifique y conecte el pie de sangría apropiado al durómetro. La escala de dureza Shore que se debe utilizar depende del material de la muestra de prueba, mientras que la forma y el tamaño del pie de indentación dependen de la escala de dureza Shore.
2. Coloque la muestra de prueba sobre una superficie dura y plana de ¼” de espesor o más.
3. Pruebe la dureza Shore del material colocando el durómetro y su pie de indentación contra la superficie de la muestra de prueba.
4. Registre el valor de dureza Shore.

El método de prueba es el mismo sin importar qué escala de dureza Shore se utilice.

¿Qué es una escala durómétrica (dureza)?

Una escala de durómetro es una clasificación que describe la dureza de diferentes materiales que se agrupan en función de atributos similares como rigidez y flexibilidad. Algunas escalas de dureza (durómetro), como Shore A y Shore OO, están destinadas a materiales más blandos. Otros, como Shore D, son para materiales más duros. Los valores de cada escala van de 0 a 100, y los materiales se vuelven más duros a medida que aumenta su valor de dureza.

¿Cuáles son los diferentes tipos de escalas de durómetro (dureza)?

Existen varios tipos diferentes de escalas de dureza (durómetro) que cuantifican la dureza de diferentes materiales. El ASTM D2240 es el sistema de medición estándar utilizado para medir el durómetro de elastómeros termoplásticos (TPE), cauchos termoestables (vulcanizados) y materiales elastoméricos, entre otros. Las 12 escalas de dureza diferentes se describen en la siguiente lista:

1. Un

La escala de durómetro (dureza) Shore A, o tipo A, se utiliza para materiales blandos y flexibles como:caucho blando, vulcanizado y natural, TPE, termoestables flexibles y poliacrílicos, cera, cuero y fieltro. Las bandas de goma tienen una dureza de aproximadamente 20 A, mientras que la banda de rodadura de un neumático tiene una dureza de aproximadamente 70 A. 

Para obtener más información, consulte nuestra guía completa sobre la escala de dureza Shore A.

2. C

La escala tipo C se utiliza para cauchos, TPE y plásticos de dureza media y se superpone con la escala tipo D. La escala Tipo C está destinada a materiales que tienen una dureza superior a 90B, pero inferior a 20D. Por ejemplo, una correa de reloj fabricada con TPE puede tener una dureza de 20C, o aproximadamente 12D.

3. D

La escala Shore D, o Tipo D, se utiliza para materiales más duros, como cauchos duros y termoplásticos rígidos, como el policarbonato. Por ejemplo, la dureza de una rueda de patineta es aproximadamente 50D, mientras que un casco tiene una dureza de 80D. La escala Shore D está destinada a materiales que tienen una lectura Shore A superior a 90 A.

Para obtener más información, consulte nuestra guía completa sobre la escala de dureza Shore D.

4. B

La escala Tipo B está destinada a cauchos moderadamente duros, TPE, materiales fibrosos y productos de papel. Esta escala está destinada a materiales que tienen una dureza superior a 90A, pero inferior a 20D. Si bien Shore D también se usa para materiales superiores a 90A, Shore B se puede usar para medir la dureza de materiales en el extremo inferior de la escala Shore D. Por ejemplo, la rueda de un carrito de compras tiene una dureza de 76B o aproximadamente 90A.

5. M

La escala tipo M se utiliza para cauchos, TPE y plásticos delgados y de forma irregular. Los ejemplos incluyen juntas tóricas y juntas. Esta escala está pensada para materiales que tengan una dureza Shore A entre 20 y 85.

6. mi

El durómetro tipo E se utiliza para medir la dureza de cauchos blandos, elastómeros espumados y bobinados textiles de densidad media, como hilos enrollados e hilos.

7. Oh

La escala Tipo O es para cauchos blandos, TPE y plásticos y para devanados textiles de densidad media. La báscula está destinada a materiales que tienen una dureza inferior a 20DO.

8. OO 

La escala Tipo OO es para cauchos, TPE, plásticos, espumas, esponjas, tejidos animales y devanados textiles de baja densidad excepcionalmente blandos. Esta báscula está destinada a materiales que tengan una dureza inferior a 20O.

9. HACER 

La escala tipo DO es para materiales que tienen una dureza superior a 90C. Esto incluye cauchos “moderadamente duros”, TPE y devanados textiles densos. 

10. OOO

El tipo OOO se utiliza para medir materiales increíblemente blandos como espumas para trajes y espumas de células abiertas y cerradas. 

11. OOO-S 

La escala Tipo OOO-S sirve para medir la dureza del polímero viscoelástico. Esto incluye objetos como asientos de bicicleta, cojines de sillas y colchones de gel. 

12. R

A diferencia de las otras escalas, la escala R no es una dureza Shore, sino una escala Rockwell R. La escala de dureza Rockwell es similar a la escala de dureza Shore, pero a menudo se usa para metales en lugar de plásticos. La escala R es mejor para metales y TPE duros, termoplásticos y materiales termoestables.

Las tres escalas más utilizadas son las escalas A, D y OO. Si bien los límites de muchas de las escalas de durómetro se superponen (como Shore B y Shore D, ambas diseñadas para usarse con materiales que tienen una dureza superior a 90 A), estas tres escalas son completas y pueden cubrir una amplia gama de materiales con diferentes durezas. Es importante tener en cuenta, sin embargo, que los valores de dureza entre diferentes escalas no deben compararse y los valores de dureza entre escalas no deben convertirse.

¿Cuáles son los ejemplos de materiales que normalmente se miden con un durómetro?

La siguiente lista describe algunos materiales cuyas durezas se miden comúnmente con un durómetro:

1. Caucho Vulcanizado

Los cauchos vulcanizados son cauchos que han sido endurecidos mediante procesos químicos y calentamiento. La vulcanización hace que los cauchos sean más duros y elásticos que los cauchos tradicionales. La dureza de los cauchos vulcanizados a menudo se mide con un durómetro para que los ingenieros puedan determinar si un material en particular es ideal para una aplicación. Los cauchos vulcanizados tienen una dureza entre 30A y 70A y se utilizan a menudo en neumáticos, calzado y juntas.

2. Elastómeros termoplásticos

Los TPE se utilizan en varias aplicaciones, desde sellos climáticos y amortiguadores hasta suelas de zapatos y aletas de buceo. La dureza (durómetro) se mide para los TPE porque los TPE se utilizan a menudo en entornos altamente abrasivos en los que se desean tanto resistencia a la abrasión como flexibilidad. La dureza del TPE varía de 20 Shore OO a 90A. 

3. Materiales elastoméricos

Los materiales elastoméricos suelen ser materiales termoestables, como espumas, esponjas y cauchos que exhiben propiedades elásticas o similares al caucho. Los elastómeros se utilizan a menudo en adhesivos, sellos y piezas flexibles en automóviles, productos de consumo, dispositivos médicos y más. El durómetro se prueba a menudo porque estos materiales cumplen con una amplia gama de aplicaciones en las que la flexibilidad es importante. El durómetro para elastómeros suele oscilar entre 20 A y 90 A.

4. Materiales impresos en 3D

Los filamentos y polímeros de las impresoras 3D se pueden utilizar para imprimir piezas que satisfagan una amplia gama de aplicaciones. Por lo tanto, es importante conocer la dureza de estos materiales para garantizar una pieza diseñada con éxito. Los valores de dureza de los materiales impresos en 3D suelen ser más duros que los de los TPE y otros materiales elastoméricos. Los valores de dureza de los materiales impresos en 3D oscilan entre 70 A y 100 A.

5. Materiales celulares

Los materiales celulares son materiales porosos que se consideran materiales de células abiertas o cerradas. Los ejemplos incluyen esponjas, espuma, corcho y textiles enrollados de baja densidad. Los materiales celulares se utilizan a menudo en construcciones livianas, control de ruido y absorción de energía de impactos. De ahí que se obtenga la dureza para determinar los materiales ideales para diferentes aplicaciones. La dureza de los materiales celulares puede oscilar entre 30 y 70 Shore OO.

6. Materiales tipo gel

Los materiales tipo gel son materiales que comparten las características tanto de sólidos como de líquidos. Los ejemplos incluyen geles de sílice, hidrogeles y plantillas de gel para zapatos. Las pruebas Shore OO se utilizan para medir la dureza de materiales similares a geles. Los valores de dureza suelen oscilar entre 10 Shore OO y 40 Shore OO.

¿Cuál es el durómetro (dureza) más preciso?

Los tres probadores de durómetro (dureza) más precisos se enumeran a continuación:

1. Qualitest™ HPE III: Puede considerarse el durómetro más preciso. Es un durómetro digital que proporciona valores de dureza con una coma decimal. La dureza del material puede cambiar con las fluctuaciones de temperatura. El HPE III está equipado con termopares que pueden interpretar la temperatura de la muestra de prueba y proporcionar lecturas precisas a pesar de estas fluctuaciones. En comparación con un medidor analógico, el medidor digital permite a los usuarios tener una comprensión más definida de la dureza de un material sin necesidad de adivinar. 
2. Probador de durómetro Checkline DD-100: Utiliza una lectura digital con un punto decimal para lecturas de dureza. Además, las mediciones de dureza se pueden tomar en cualquier ángulo ya que la gravedad no afecta las lecturas. 
3. Qualitest™ HPE III Básico: Un durómetro digital que proporciona valores de dureza hasta un punto decimal.