¿Qué es el durómetro? Comprensión y evaluación de la dureza de plásticos y elastómeros

Durante las etapas iniciales de cualquier proyecto, los ingenieros y los equipos de productos deben tomarse el tiempo para comprender las especificaciones mecánicas de cada material prospectivo. Esto incluye no solo las propiedades físicas, químicas y mecánicas que se pueden encontrar en cualquier hoja de datos, sino también otros factores como qué tan bien se comporta el material bajo ciertas condiciones ambientales o qué tan duradero es. Tener en cuenta estos y otros factores ayuda a los equipos de productos a crear un producto superior a la vez que optimizan el tiempo y la rentabilidad.

Uno de los factores más importantes a considerar cuando se fabrica con plástico es el durómetro o durómetro Shore, que habla de la dureza de un material dado. Esto es todo lo que los ingenieros y los equipos de productos deben saber sobre esta importante medida:

¿Qué es el durómetro?

El durómetro es una forma estandarizada de medir la dureza de materiales como el caucho o el plástico. La dureza es una medida de cuán resistente es un plástico a la deformación causada por la indentación mecánica o la abrasión.

Los ingenieros pueden probar la dureza de un material con un probador de durómetro. El aparato se parece a un manómetro redondo para neumáticos y tiene una aguja en un resorte calibrado que se extiende desde un extremo. Para probar la dureza del durómetro, un ingeniero coloca la aguja contra el elastómero o plástico y aplica presión. Una vez que la aguja ha penetrado en el material tanto como puede, la aguja de medición indica la dureza del durómetro correspondiente en la escala apropiada.

Aunque el durómetro se puede medir en una escala de cero a 100, no es una unidad de medida. En realidad, es una medida adimensional, lo que significa que los números de durómetro miden qué tan duro o blando es un material en relación con otros materiales que se han medido con la misma escala de durómetro. Los números más bajos indican plásticos más blandos, mientras que los números más altos indican plásticos más duros. Por ejemplo, la tubería de poliuretano 90A es más dura que la tubería de poliuretano 70A.

Se inventaron diferentes escalas de dureza Shore para que los ingenieros y los equipos de productos pudieran discutir la dureza de los materiales usando una referencia consistente, universal y reproducible. Las tres escalas de dureza Shore más comunes son Shore 00, Shore A y Shore D. Shore 00 solo se utiliza para medir la dureza de gomas y geles extremadamente blandos, Shore A mide gomas flexibles que pueden variar de muy blandas a duras, y Shore D solo se utiliza para medir gomas y plásticos duros.

Los equipos de productos deben saber que la dureza del durómetro no se correlaciona directamente con la flexibilidad de la pieza final. Más bien, es una medida indirecta de rigidez que los equipos pueden usar para comprender mejor la sensación general de un material de un vistazo. Los equipos de productos también deben saber que no pueden comparar materiales que se encuentran en diferentes escalas de dureza Shore. Los números del durómetro son relativos a los materiales en su escala específica, lo que significa que no existe una relación directa entre la dureza en una escala de durómetro y la dureza en otra.

Por ejemplo, un material con una dureza de durómetro de alrededor de 80 en una escala Shore 00 es tan duro como un borrador de lápiz, pero un material con una medida de 80 en la escala de durómetro Shore D tiene la dureza de un casco. Claramente, estas medidas no son equivalentes, aunque comparten el mismo número, por lo que los equipos de productos deben recordar comparar solo la dureza de los materiales en la misma escala.

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Cómo influye la dureza del durómetro en la selección de materiales

Al evaluar elastómeros o plásticos, los ingenieros y los equipos de productos deben pensar en la aplicación de uso final de su producto y los requisitos del proyecto. Estos factores ayudarán a reducir el grupo de materiales potenciales y darán a los equipos de productos una pista sobre en qué escala de durómetro Shore deben enfocarse. Si la pieza debe poder soportar mucho peso durante un período de tiempo prolongado, por ejemplo, los equipos deben pasar por alto la escala Shore 00 por completo y solo considerar materiales entre el rango de 70 y 100 en la escala de dureza Shore A y/o la toda la gama de la escala de dureza Shore D.

Los ingenieros también deben equilibrar la dureza deseada con otras consideraciones como el costo para determinar qué concesiones están dispuestos a hacer. Por ejemplo, los metales más duros pueden ser más caros o difíciles de mecanizar. Para evitar esto, los ingenieros pueden usar tratamientos de endurecimiento posteriores al proceso para lograr durómetros más altos y mantener la facilidad de mecanizado.

Aún así, la dureza del material no es el único factor que importa, y la dureza no es necesariamente indicativa de otras propiedades como la resistencia o la resistencia a la corrosión. Las mediciones del módulo de compresión y rigidez darán una lectura más precisa del rendimiento de sellado de un determinado caucho que su dureza durómétrica.

Para hacer su debida diligencia y seleccionar el mejor material para sus requisitos específicos, los equipos de productos deben evaluar las opciones frente a una variedad de propiedades mecánicas, incluida la densidad, la deflexión de la fuerza de compresión, la fuerza de aplicación y el espesor, además de la dureza del durómetro.

Consideraciones de durómetro para moldes de inyección

Es especialmente importante tener en cuenta la dureza de los materiales cuando se trabaja con moldes. Los ingenieros deben elegir una goma de molde que les permita extraer fácilmente el modelo original y cualquier fundición posterior del molde una vez que se haya curado, y la dureza Shore tendrá un impacto directo en eso.

Por ejemplo, no sería prudente usar un elastómero de durómetro 70A para hacer un molde para una pieza con segmentos delgados que sobresalen en diferentes ángulos. Una goma de durómetro 70A es tan dura como un neumático de coche y no ofrece la flexibilidad necesaria para extraer una pieza tan delicada sin romperla. Un elastómero con una dureza Shore de 30 A o inferior probablemente sería lo suficientemente flexible para esta aplicación.

Consideraciones del durómetro para la fabricación aditiva

También es importante que los equipos de productos consideren la dureza de los materiales al utilizar tecnologías de fabricación aditiva. Muchos equipos de productos no están tan familiarizados con los materiales de fabricación aditiva, pero si conoce la dureza de un material aditivo, puede compararla con la dureza de los plásticos más tradicionales utilizados en el moldeo por inyección. Esto le dará una idea general de cómo funcionará el material aditivo y le proporcionará un marco de referencia.

Tenga en cuenta que algunos materiales aditivos tienen dos durómetros:un durómetro instantáneo y un durómetro de cinco segundos. Por ejemplo, es probable que una pieza producida con el proceso Carbon Digital Light Synthesis (DLS)™ no funcione como se espera hasta que se haya curado. Los equipos de productos que utilizan impresoras domésticas o fabrican internamente notarán la diferencia, pero si trabaja con un socio de fabricación, no necesita preocuparse por el durómetro instantáneo de un material porque solo verá el producto final. Aún así, es bueno saber que algunos materiales requieren un curado adicional y un procesamiento posterior para lograr su dureza final, por lo que las mediciones iniciales están sujetas a cambios.

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En resumen, el durómetro es una medida adimensional pero estandarizada que se utiliza para indicar la dureza de un elastómero o plástico en relación con otros elastómeros o plásticos en la misma escala. Los materiales con durezas más altas son más difíciles, pero los equipos deben tener cuidado de no comparar materiales en diferentes escalas porque no existe una relación directa entre un número dado en una escala y el mismo número en otra.

Los ingenieros y los equipos de productos deben considerar el durómetro durante la selección del material, especialmente si sus aplicaciones tienen requisitos específicos de dureza o suavidad. Sin embargo, la evaluación de la dureza Shore por sí sola es insuficiente. Los equipos deben considerar cuidadosamente todos los requisitos relevantes de diseño y rendimiento para seleccionar el material o materiales que mejor se adapten. Un socio de fabricación experimentado puede simplificar la selección de materiales y agilizar todo el proceso de desarrollo de productos.

En Fast Radius, nos especializamos en ayudar a los equipos de productos a garantizar que sus productos finales satisfagan sus necesidades. Sabemos lo crucial que es la selección de materiales, y asociarse con nosotros significa obtener acceso a nuestros años colectivos de experiencia en fabricación, ingeniería y cadena de suministro. Al trabajar con un socio de fabricación experimentado como Fast Radius, los equipos de productos pueden hacer que el proceso de selección de materiales sea simple y sin estrés, mientras aceleran los plazos de los proyectos y mantienen los costos bajos. Contáctenos hoy para comenzar.

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