Explicación del durómetro:una guía práctica sobre la dureza de plásticos y elastómeros

Publicado el 23 de mayo de 2023

Al comienzo de cualquier esfuerzo de desarrollo, los ingenieros y los equipos de producto deben examinar el perfil mecánico de cada material candidato. Más allá de las hojas de datos físicas, químicas y mecánicas básicas, factores como la resiliencia ambiental y la durabilidad a largo plazo también influyen en el rendimiento. Una evaluación integral genera productos de mayor calidad y cronogramas y presupuestos más ajustados.

Para los plásticos, el durómetro (o durómetro Shore) proporciona un indicador clave de la dureza del material. A continuación se muestra un manual conciso que proporciona a los ingenieros y equipos de producto los conocimientos esenciales.

¿Qué es el durómetro?

El durómetro es la métrica estándar de la industria para cuantificar la dureza de elastómeros y plásticos. Refleja qué tan resistente es un material a la deformación cuando se somete a indentaciones o abrasión.

Para obtener una lectura de durómetro, un simple probador de mano, parecido a un manómetro redondo de presión de neumáticos con una aguja calibrada con resorte, presiona el material hasta que alcanza su límite. La profundidad de penetración se traduce directamente en un número en la escala Shore elegida.

Si bien el rango de durómetro abarca de 0 a 100, no tiene dimensiones; los valores son puramente comparativos dentro de una única escala. Las puntuaciones más bajas indican materiales más blandos, las puntuaciones más altas indican materiales más duros. Por ejemplo, los tubos de poliuretano de 90 A son notablemente más firmes que los de 70 A.

Se desarrollaron diferentes escalas Shore para proporcionar una referencia común a los ingenieros. Las tres escalas más utilizadas son Shore 00, Shore A y Shore D. Shore 00 captura la suavidad de los geles y las gomas muy blandas; Shore A abarca el espectro desde cauchos muy blandos hasta cauchos duros y flexibles; Shore D está reservado para cauchos duros y plásticos rígidos.

Durómetro no es igual a flexibilidad; es una medida indirecta de rigidez. Ofrece una idea rápida de la sensación de un material, pero no puede predecir la flexión o curvatura exacta de una pieza terminada. Además, los números en distintas escalas Shore no son intercambiables.

Por ejemplo, un 80 en Shore 00 se sentiría como el borrador de un lápiz, mientras que un 80 en Shore D sería comparable a un casco. El mismo valor numérico enmascara propiedades físicas muy diferentes, lo que subraya por qué las comparaciones deben mantenerse dentro de la misma escala.

Cómo influye la dureza del durómetro en la selección de materiales

La selección del material comienza con el uso final previsto y las especificaciones del proyecto. Estos criterios recortan la lista de candidatos e indican qué escala Shore es relevante. Para las piezas que soportan carga y que deben soportar peso a lo largo del tiempo, los diseñadores deben omitir el Shore 00 y centrarse en materiales Shore A en el rango 70-100 o todo el espectro Shore D.

La dureza debe sopesarse con el costo y la capacidad de fabricación. Aunque las aleaciones más duras pueden generar mayores gastos de material o mecanizado, las técnicas de endurecimiento posprocesamiento pueden elevar el durómetro final sin comprometer la facilidad de mecanizado.

La dureza por sí sola no predice la resistencia, la resistencia a la corrosión o la capacidad de sellado. Los datos de rigidez y módulo de compresión proporcionan una imagen más clara del rendimiento de sellado de un caucho que los valores de durómetro.

Una auditoría exhaustiva del material debe evaluar la densidad, la deflexión de la fuerza de compresión, la fuerza de aplicación, el espesor y el durómetro para garantizar que el material elegido cumpla con todos los criterios funcionales y de rendimiento.

Consideraciones sobre durómetro para moldes de inyección

En el moldeo por inyección, la dureza Shore del caucho del molde influye de manera crítica en el desprendimiento de la pieza. Seleccionar una goma que equilibre la flexibilidad y la durabilidad garantiza un fácil desmolde tanto del maestro como de las piezas fundidas.

Usar un elastómero de durómetro 70A para moldear una pieza con secciones delgadas y en ángulo puede ser arriesgado; su rigidez, comparable a la de un neumático de automóvil, puede dificultar una extracción limpia. Una clasificación Shore A más baja (alrededor de 30 A o menos) proporciona la flexibilidad necesaria para geometrías delicadas.

Consideraciones del durómetro para la fabricación aditiva

En la fabricación aditiva, conocer el durómetro de una pieza ayuda a compararla con los plásticos moldeados por inyección convencionales. Esta comparación ofrece una idea práctica del rendimiento esperado del material.

Algunas resinas AM reportan dos valores:un durómetro instantáneo y un durómetro de cinco segundos. Por ejemplo, es posible que las piezas producidas con la síntesis de luz digital (DLS™) de Carbon no alcancen su dureza final hasta después del curado. Los impresores internos o domésticos verán el cambio, mientras que los socios que se encargan de la cura final tal vez no. Ser consciente de esta evolución poscurado es esencial a la hora de seleccionar materiales AM.

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En resumen, el durómetro es una métrica estandarizada y adimensional que clasifica la dureza de elastómeros y plásticos dentro de una única escala Shore. Si bien los valores más altos significan una mayor dureza, las comparaciones entre escalas no son válidas.

Cuando un proyecto exige una dureza o suavidad particular, el durómetro se convierte en un criterio de selección vital, pero no debe ser el único. Una revisión exhaustiva de los parámetros de diseño y rendimiento, junto con la experiencia de un socio de fabricación experimentado, produce la elección óptima del material y acelera el desarrollo.

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