Comprender el Durómetro (Dureza): Definiciones, Usos, Tipos y Ejemplos Prácticos

Conocer las diversas propiedades de un material es crítico 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 de un material o su resistencia a la deformación localizada debido a indentación o abrasión. A menudo se usa para describir la dureza de materiales poliméricos y otros no metálicos.

La dureza (durómetro) es una medición adimensional. La dureza de un material particular es relativa a la dureza de otros materiales donde 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 durómetro, los diferentes tipos de escala y ejemplos.

¿Qué es el Durómetro (Dureza)?

El durómetro se refiere a la dureza misma, o a la capacidad de un material para resistir deformación localizada. A menudo se usa para medir la dureza de polímeros y otros no metálicos. El durómetro también puede referirse a la dureza Shore o durómetro Shore, nombrado después de Alfred Shore quien desarrolló la escala de dureza Shore. El término durómetro también se usa para referirse a la herramienta que mide la dureza de los materiales.

El durómetro es un valor adimensional. 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 varían de 0–100. Los materiales con valores más altos son más duros que los materiales con valores más bajos. Por ejemplo, una pelota de golf con dureza Shore de 90A es más dura que un borrador de lápiz con dureza Shore de 40A. Sin embargo, es importante solo comparar valores de dureza de la misma escala. Una dureza de 40 en la escala Shore A no es lo mismo que una dureza de 40 en la escala Shore D. Esto es porque los valores de dureza son relativos a materiales en la misma escala y no existe relación entre los valores de diferentes escalas.

Cómo Usar un Durómetro

Los pasos a continuación describen cómo realizar una prueba de dureza:

1. Identifique y conecte el pie de indentación apropiado al durómetro. La escala de dureza Shore que debe usarse depende del material de la muestra de prueba, mientras que la forma y tamaño del pie de indentación dependen de la escala de dureza Shore.
2. Coloque la muestra de prueba en una superficie dura y plana que tenga ¼" de espesor o mayor.
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 use.

¿Qué es una Escala de Durómetro (Dureza)?

Una escala de durómetro es una clasificación que describe la dureza de diferentes materiales agrupados juntos basados en atributos similares como rigidez y flexibilidad. Algunas escalas de dureza (durómetro), como Shore A y Shore OO, están destinadas para materiales más blandos. Otras, como Shore D, son para materiales más duros. Los valores de cada escala varían de 0 a 100, con los materiales volviéndose más duros a medida que su valor de dureza aumenta.

¿Cuáles son los Diferentes Tipos de Escalas de Durómetro (Dureza)?

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

1. A

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

Para aprender más, consulte nuestra guía completa sobre la Escala de Dureza Shore A.

2. C

La escala Tipo C se usa para cauchos "medianamente duros", TPE y plásticos y se superpone con la escala Tipo D. La escala Tipo C está destinada para materiales que tienen una dureza mayor a 90B, pero menor a 20D. Por ejemplo, una correa de reloj fabricada de un TPE puede tener una dureza de 20C, o aproximadamente 12D.

3. D

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

Para aprender más, consulte nuestra guía completa sobre la Escala de Dureza Shore D.

4. B

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

5. M

La escala Tipo M se usa para cauchos, TPE y plásticos de forma irregular y delgados. Ejemplos incluyen anillos O y juntas. Esta escala está destinada para materiales que tienen una dureza Shore A entre 20 y 85.

6. E

El Durómetro Tipo E se usa para medir la dureza de cauchos blandos, elastómeros espumados y bobinados textiles de densidad media como hilos y cordeles enrollados.

7. O

La escala Tipo O es para cauchos blandos, TPE y plásticos y para bobinados textiles de densidad media. La escala está destinada para materiales que tienen una dureza por debajo de 20DO.

8. OO

La escala Tipo OO es para cauchos excepcionalmente blandos, TPE, plásticos, espumas, esponjas, tejido animal y bobinados textiles de baja densidad. Esta escala está destinada para materiales que tienen una dureza por debajo de 20O.

9. DO

La escala Tipo DO es para materiales que tienen una dureza superior a 90C. Esto incluye cauchos "medianamente duros", TPE y bobinados textiles densos.

10. OOO

Tipo OOO se usa para medir materiales increíblemente blandos como espumas de traje, y espumas de celdas abiertas y cerradas.

11. OOO-S

La escala Tipo OOO-S es para medir dureza de polímeros viscoelásticos. Esto incluye objetos como asientos de bicicleta, cojines de silla 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 comúnmente usadas son las escalas A, D y OO. Aunque los límites de muchas de las escalas de durómetro se superponen (como Shore B y Shore D que ambas están destinadas para materiales que tienen una dureza superior a 90A), estas tres escalas son comprehensivas y pueden cubrir una amplia gama de materiales con diferentes durezas. Es importante notar, 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 Usualmente se Miden con un Durómetro?

La lista a continuación describe algunos materiales cuyas durezas son comúnmente medidas por un durómetro:

1. Caucho Vulcanizado

Los cauchos vulcanizados son cauchos que han sido endurecidos por procesos químicos y calentamiento. La vulcanización hace los cauchos 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 particular es ideal para una aplicación. Los cauchos vulcanizados tienen dureza entre 30A y 70A y a menudo se usan en neumáticos, calzado y juntas.

2. Elastómeros Termoplásticos

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

3. Materiales Elastoméricos

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

4. Materiales Impresos en 3D

Los filamentos y polímeros de impresora 3D pueden usarse para imprimir piezas que satisfacen una amplia gama de aplicaciones. Por lo tanto, es importante conocer la dureza de estos materiales para asegurar una pieza diseñada exitosamente. Los valores de dureza para materiales impresos en 3D a menudo son más duros que TPE y otros materiales elastoméricos. Los valores de dureza para materiales impresos en 3D varían desde 70A hasta 100A.

5. Materiales Celulares

Los materiales celulares son materiales porosos que se consideran materiales de celdas abiertas o cerradas. Ejemplos incluyen esponjas, espuma, corcho y textiles enrollados de baja densidad. Los materiales celulares a menudo se usan en construcción ligera, control de ruido y absorción de energía de choque. Por lo tanto, se obtiene la dureza para determinar los materiales que son ideales para diferentes aplicaciones. La dureza para materiales celulares puede variar desde 30–70 Shore OO.

6. Materiales Tipo Gel

Los materiales tipo gel son materiales que comparten características de tanto sólidos como líquidos. Ejemplos incluyen geles de sílice, hidrogeles y plantillas de gel para zapatos. Las pruebas Shore OO se usan para medir la dureza de materiales tipo gel. Los valores de dureza típicamente varían desde 10 Shore OO hasta 40 Shore OO.

¿Cuál es el Probador de 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 a un decimal. La dureza del material puede cambiar con 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. Comparado con un indicador analógico, el indicador 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: Usa una lectura digital con un decimal para lecturas de dureza. Adicionalmente, las mediciones de dureza pueden tomarse en cualquier ángulo ya que la gravedad no afecta las lecturas.
3. Qualitest™ HPE III Basic: Un durómetro digital que proporciona valores de dureza hasta un decimal.