O que é durômetro? Entendendo e avaliando a dureza do plástico e do elastômero

Durante os estágios iniciais de qualquer projeto, engenheiros e equipes de produto devem dedicar um tempo para entender as especificações mecânicas de cada material em potencial. Isso inclui não apenas as propriedades físicas, químicas e mecânicas que podem ser encontradas em qualquer folha de dados, mas também outros fatores, como o desempenho do material sob certas condições ambientais ou sua durabilidade. A consideração desses e de outros fatores ajuda as equipes de produto a criar um produto superior, otimizando a eficiência de tempo e custo.

Um dos fatores mais importantes a serem considerados na fabricação com plástico é o durômetro ou durômetro shore, que fala da dureza de um determinado material. Aqui está tudo o que engenheiros e equipes de produto devem saber sobre essa importante medida:

O que é durômetro?

Durômetro é uma maneira padronizada de medir a dureza de materiais como borracha ou plástico. A dureza é uma medida de quão resistente um plástico é à deformação causada por indentação mecânica ou abrasão.

Os engenheiros podem testar a dureza de um material usando um durômetro. O aparelho se parece com um medidor de pressão de pneu redondo e possui uma agulha em uma mola calibrada que se estende de uma extremidade. Para testar a dureza do durômetro, um engenheiro coloca a agulha contra o elastômero ou plástico e aplica pressão. Uma vez que a agulha tenha penetrado o máximo possível no material, a agulha de medição indica a dureza correspondente do durômetro na escala apropriada.

Embora o durômetro possa ser medido em uma escala de zero a 100, não é uma unidade de medida. Na verdade, é uma medição adimensional, o que significa que os números de durômetro medem o quão duro ou macio um material é em relação a outros materiais que foram medidos usando a mesma escala de durômetro. Números mais baixos indicam plásticos mais macios, enquanto números mais altos indicam plásticos mais duros. Por exemplo, tubos de poliuretano de 90A são mais duros do que tubos de poliuretano de 70A.

Diferentes escalas de dureza Shore foram inventadas para que engenheiros e equipes de produto pudessem discutir a dureza dos materiais usando uma referência consistente, universal e reproduzível. As três escalas de dureza shore mais comuns são shore 00, shore A e shore D. Shore 00 é usado apenas para medir a dureza de borrachas e géis extremamente macios, shore A mede borrachas flexíveis que podem variar de muito macias a duras, e shore D é usado apenas para medir borrachas duras e plásticos.

As equipes de produto devem saber que a dureza do durômetro não se correlaciona diretamente com a flexibilidade da peça final. Em vez disso, é uma medida indireta de rigidez que as equipes podem usar para entender melhor a sensação geral de um material de relance. As equipes de produto também devem saber que não podem comparar materiais que se encontram em diferentes escalas de dureza shore. Os números do durômetro são relativos aos materiais em sua escala específica, o que significa que não há relação direta entre dureza em uma escala de durômetro e dureza em outra.

Por exemplo, um material com dureza de cerca de 80 na escala Shore 00 é tão duro quanto uma borracha de lápis, mas um material com uma medida de 80 na escala Shore D tem a dureza de um capacete. Claramente, essas medidas não são equivalentes, embora compartilhem o mesmo número, portanto, as equipes de produto devem se lembrar de comparar apenas a dureza dos materiais na mesma escala.

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Como a dureza do durômetro influencia na seleção do material

Ao avaliar elastômeros ou plásticos, engenheiros e equipes de produtos devem pensar na aplicação final de seus produtos e nos requisitos do projeto. Esses fatores ajudarão a diminuir o conjunto de materiais em potencial e fornecerão às equipes de produto uma pista sobre em qual escala de durômetro de costa eles devem se concentrar. Se a peça deve ser capaz de suportar muito peso por um longo período de tempo, por exemplo, as equipes devem ignorar completamente a escala shore 00 e considerar apenas materiais entre 70 e 100 na escala de dureza shore A e/ou toda a gama da escala de dureza Shore D.

Os engenheiros também devem equilibrar a dureza desejada com outras considerações, como custo, para determinar quais compensações eles estão dispostos a fazer. Por exemplo, metais mais duros podem ser mais caros ou difíceis de usinar. Para contornar isso, os engenheiros podem usar tratamentos de endurecimento pós-processamento para obter durômetros mais altos, mantendo a facilidade de usinagem.

Ainda assim, a dureza do material não é o único fator que importa, e a dureza não é necessariamente indicativa de outras propriedades, como resistência ou resistência à corrosão. As medições de rigidez e módulo de compressão fornecerão uma leitura mais precisa sobre o desempenho de vedação de uma determinada borracha do que sua dureza de durômetro.

Para fazer sua devida diligência e selecionar o melhor material para seus requisitos específicos, as equipes de produto devem avaliar as opções em relação a uma variedade de propriedades mecânicas, incluindo densidade, deflexão da força de compressão, força de aplicação e espessura, além da dureza do durômetro.

Considerações de durômetro para moldes de injeção

A dureza dos materiais é especialmente importante a considerar ao trabalhar com moldes. Os engenheiros devem escolher uma borracha de molde que lhes permita extrair facilmente o modelo original e quaisquer peças fundidas subsequentes do molde após a cura – e a dureza shore terá um impacto direto nisso.

Por exemplo, não seria sensato usar um elastômero de dureza 70A para fazer um molde para uma peça com segmentos finos que se destacam em diferentes ângulos. Uma borracha de dureza 70A é tão dura quanto um pneu de carro e não oferece a flexibilidade necessária para extrair uma peça tão delicada sem quebrá-la. Um elastômero com durômetro shore 30A ou inferior provavelmente seria flexível o suficiente para esta aplicação.

Considerações do durômetro para manufatura aditiva

Também é importante que as equipes de produtos considerem a dureza dos materiais ao usar tecnologias de manufatura aditiva. Muitas equipes de produtos não estão tão familiarizadas com materiais de manufatura aditiva, mas se você conhece a dureza de um material aditivo, pode compará-la com a dureza dos plásticos mais tradicionais usados ​​na moldagem por injeção. Isso lhe dará uma ideia geral de como o material aditivo funcionará e fornecerá um quadro de referência.

Observe que alguns materiais aditivos têm dois durômetros - um durômetro instantâneo e um durômetro de cinco segundos. Por exemplo, uma peça produzida usando o processo Carbon Digital Light Synthesis (DLS)™ provavelmente não terá o desempenho esperado até que tenha sido curada. As equipes de produtos que usam impressoras domésticas ou fabricam internamente notarão a diferença, mas se você trabalha com um parceiro de fabricação, não precisa se preocupar com a durômetro instantâneo de um material, pois verá apenas o produto final. Ainda assim, é bom saber que alguns materiais requerem cura e pós-processamento adicionais para atingir seu durômetro final, portanto, as medições iniciais estão sujeitas a alterações.

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Para resumir, durômetro é uma medida adimensional, mas padronizada, usada para indicar a dureza de um elastômero ou plástico em relação a outros elastômeros ou plásticos na mesma escala. Materiais com durômetros mais altos são mais difíceis, mas as equipes devem ter cuidado para não comparar materiais em diferentes escalas porque não há relação direta entre um determinado número em uma escala e o mesmo número em outra.

Engenheiros e equipes de produto devem considerar o durômetro durante a seleção do material, especialmente se suas aplicações tiverem requisitos específicos de dureza ou suavidade. No entanto, avaliar apenas a dureza shore é insuficiente. As equipes devem considerar cuidadosamente todos os requisitos relevantes de design e desempenho para selecionar o material ou materiais mais adequados. Um parceiro de fabricação experiente pode simplificar a seleção de materiais e agilizar todo o processo de desenvolvimento de produtos.

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