Compreendendo o durômetro (dureza):definições, usos, tipos e exemplos práticos

Conhecer as diversas propriedades de um material é fundamental para projetar uma peça que possa satisfazer uma função específica. Uma propriedade importante a ser considerada é a dureza (durômetro) de um material. Durômetro é um método padronizado para medir a dureza ou resistência de um material à deformação localizada devido a indentação ou abrasão. É frequentemente usado para descrever a dureza de materiais poliméricos e outros não-metais.

A dureza (durômetro) é uma medida adimensional. A dureza de um determinado material é relativa à dureza de outros materiais, sendo os valores obtidos utilizando a mesma escala. Diferentes escalas de durômetros foram desenvolvidas para quantificar e comparar as durezas de diferentes materiais. Este artigo definirá o durômetro, os diferentes tipos de escala e exemplos.

O que é durômetro (dureza)?

Durômetro refere-se à própria dureza ou à capacidade de um material de resistir à deformação localizada. É frequentemente usado para medir a dureza de polímeros e outros não-metais. Durômetro também pode se referir à dureza Shore ou durômetro Shore, em homenagem a Alfred Shore, que desenvolveu a escala de dureza Shore. O termo durômetro também é usado para se referir à ferramenta que mede a dureza dos materiais.

Durômetro é um valor sem unidade. Isso significa que a dureza de um material é relativa à dureza medida de outros materiais quando se utiliza a mesma escala de dureza. Os valores de dureza variam de 0–100. Materiais com valores mais altos são mais duros do que materiais com valores mais baixos. Por exemplo, uma bola de golfe com dureza Shore de 90A é mais dura do que uma borracha de lápis com dureza Shore de 40A. No entanto, é importante comparar apenas valores de dureza da mesma escala. Uma dureza de 40 na escala Shore A não é o mesmo que uma dureza de 40 na escala Shore D. Isto ocorre porque os valores de dureza são relativos a materiais na mesma escala e não existe relação entre os valores de diferentes escalas.

Como usar um durômetro

As etapas abaixo descrevem como realizar um teste de dureza: 

1. Identifique e coloque o pé de recorte apropriado no durômetro. A escala de dureza Shore que deve ser usada depende do material da amostra de teste, enquanto a forma e o tamanho do pé de endentação dependem da escala de dureza Shore.
2. Coloque a amostra de teste em uma superfície dura e plana com ¼” de espessura ou mais.
3. Teste a dureza Shore do material colocando o durômetro e seu pé de recuo contra a superfície da amostra de teste.
4. Registre o valor da dureza Shore.

O método de teste é o mesmo, independentemente da escala de dureza Shore utilizada.

O que é uma escala durômetro (dureza)?

Uma escala de durômetro é uma classificação que descreve a dureza de diferentes materiais agrupados com base em atributos semelhantes, como rigidez e flexibilidade. Algumas escalas de dureza (durômetro), como Shore A e Shore OO, destinam-se a materiais mais macios. Outros, como Shore D, são para materiais mais duros. Os valores de cada escala variam de 0 a 100, com os materiais se tornando mais duros à medida que seu valor de dureza aumenta.

Quais são os diferentes tipos de escalas de durômetro (dureza)?

Existem vários tipos diferentes de escalas de dureza (durômetro) que quantificam a dureza de diferentes materiais. O ASTM D2240 é o sistema de medição padrão usado para medir a dureza de elastômeros termoplásticos (TPEs), borrachas termofixas (vulcanizadas) e materiais elastoméricos, entre outros. As 12 escalas de dureza diferentes estão descritas na lista abaixo:

1. Uma

A escala de dureza (dureza) Shore A, ou Tipo A, é usada para materiais macios e flexíveis, como:borracha macia, vulcanizada e natural, TPEs, termofixos flexíveis e poliacrílicos, cera, couro e feltro. Os elásticos têm uma dureza de cerca de 20A, enquanto a banda de rodagem de um pneu tem uma dureza de cerca de 70A. 

Para saber mais, consulte nosso guia completo sobre Escala de Dureza Shore A.

2. C

A escala Tipo C é usada para borrachas, TPEs e plásticos “meio duros” e se sobrepõe à escala Tipo D. A escala Tipo C destina-se a materiais com dureza superior a 90B, mas inferior a 20D. Por exemplo, uma pulseira de relógio fabricada em TPE pode ter uma dureza de 20C ou cerca de 12D.

3. D

A escala Shore D, ou Tipo D, é usada para materiais mais duros, como borrachas duras e termoplásticos rígidos, como policarbonato. Por exemplo, a dureza de uma roda de skate é de aproximadamente 50D, enquanto um capacete tem dureza de 80D. A escala Shore D destina-se a materiais com leitura Shore A superior a 90A.

Para saber mais, consulte nosso guia completo sobre Escala de Dureza Shore D.

4. B

A escala Tipo B destina-se a borrachas moderadamente duras, TPEs, materiais fibrosos e produtos de papel. Esta escala destina-se a materiais com dureza superior a 90A, mas inferior a 20D. Embora Shore D também seja usado para materiais acima de 90A, Shore B pode ser usado para medir a dureza de materiais na extremidade inferior da escala Shore D. Por exemplo, um rodízio em um carrinho de compras tem dureza de 76B ou aproximadamente 90A.

5. M

A escala Tipo M é usada para borrachas finas e de formato irregular, TPEs e plásticos. Os exemplos incluem O-rings e juntas. Esta escala destina-se a materiais com dureza Shore A entre 20 e 85.

6. E

O Durômetro Tipo E é usado para medir a dureza de borrachas macias, elastômeros espumados e enrolamentos têxteis de média densidade, como fios e fios enrolados.

7. Ó

A escala Tipo O é para borrachas macias, TPEs e plásticos e para enrolamentos têxteis de média densidade. A escala destina-se a materiais com dureza inferior a 20DO.

8. OO 

A escala Tipo OO é para borrachas excepcionalmente macias, TPEs, plásticos, espumas, esponjas, tecidos animais e enrolamentos têxteis de baixa densidade. Esta escala é destinada a materiais com dureza inferior a 20O.

9. FAÇA 

A escala do tipo DO é para materiais com dureza acima de 90C. Isso inclui borrachas “moderadamente duras”, TPEs e enrolamentos têxteis densos. 

10. OOO

O tipo OOO é usado para medir materiais incrivelmente macios, como espumas de trajes e espumas de células abertas e fechadas. 

11. OOO-S 

A escala Tipo OOO-S é para medir a dureza do polímero viscoelástico. Isso inclui objetos como assentos de bicicletas, almofadas de cadeiras e colchões de gel. 

12. R

Ao contrário das outras escalas, a escala R não é uma dureza Shore, mas sim uma escala Rockwell R. A escala de dureza Rockwell é semelhante à escala de dureza Shore, mas é frequentemente usada para metais em vez de plásticos. A escala R é melhor para metais e TPEs duros, termoplásticos e materiais termofixos.

As três escalas mais comumente usadas são as escalas A, D e OO. Embora os limites de muitas escalas de durômetros se sobreponham (como Shore B e Shore D, ambos destinados ao uso em materiais com dureza superior a 90A), essas três escalas são abrangentes e podem abranger uma ampla gama de materiais com diferentes durezas. É importante notar, entretanto, que os valores de dureza entre diferentes escalas não devem ser comparados e os valores de dureza entre escalas não devem ser convertidos.

Quais são os exemplos de materiais que normalmente são medidos por um durômetro?

A lista abaixo descreve alguns materiais cujas durezas são comumente medidas por um durômetro:

1. Borracha Vulcanizada

Borrachas vulcanizadas são borrachas que foram endurecidas por processos químicos e aquecimento. A vulcanização torna as borrachas mais duras e elásticas do que as borrachas tradicionais. A dureza das borrachas vulcanizadas é frequentemente medida por um durômetro para que os engenheiros possam determinar se um determinado material é ideal para uma aplicação. Borrachas vulcanizadas têm dureza entre 30A e 70A e são frequentemente usadas em pneus, calçados e juntas.

2. Elastômeros Termoplásticos

Os TPEs são usados em diversas aplicações, desde vedações contra intempéries e amortecedores até solas de sapatos e nadadeiras de mergulho. A dureza (durômetro) é medida para TPEs porque os TPEs são frequentemente usados em ambientes altamente abrasivos nos quais são desejadas resistência à abrasão e flexibilidade. A dureza do TPE varia de 20 Shore OO a 90A. 

3. Materiais Elastoméricos

Os materiais elastoméricos são tipicamente materiais termofixos, como espumas, esponjas e borrachas que apresentam propriedades elásticas ou semelhantes à borracha. Os elastômeros são frequentemente usados em adesivos, vedações e peças flexíveis em automóveis, produtos de consumo, dispositivos médicos e muito mais. O durômetro é frequentemente testado porque esses materiais atendem a uma ampla gama de aplicações nas quais a flexibilidade é importante. O durômetro para elastômeros geralmente varia entre 20A e 90A.

4. Materiais impressos em 3D

Filamentos e polímeros de impressoras 3D podem ser usados para imprimir peças que atendem a uma ampla gama de aplicações. Portanto, é importante conhecer a dureza desses materiais para garantir uma peça projetada com sucesso. Os valores de dureza para materiais impressos em 3D são frequentemente mais duros do que os TPEs e outros materiais elastoméricos. Os valores de dureza para materiais impressos em 3D variam de 70A a 100A.

5. Materiais Celulares

Os materiais celulares são materiais porosos considerados materiais de células abertas ou de células fechadas. Os exemplos incluem esponjas, espuma, cortiça e têxteis enrolados de baixa densidade. Os materiais celulares são frequentemente usados em construção leve, controle de ruído e absorção de energia em colisões. Assim, a dureza é obtida para determinar os materiais ideais para diferentes aplicações. A dureza dos materiais celulares pode variar de 30 a 70 Shore OO.

6. Materiais semelhantes a gel

Materiais semelhantes a gel são materiais que compartilham as características de sólidos e líquidos. Os exemplos incluem sílica gel, hidrogéis e palmilhas de gel para sapatos. Os testes Shore OO são usados para medir a dureza de materiais semelhantes a gel. Os valores de dureza normalmente variam de 10 Shore OO a 40 Shore OO.

Qual é o testador de durômetro (dureza) mais preciso?

Os três testadores de durômetro (dureza) mais precisos estão listados abaixo:

1. Qualitest™ HPE III: Pode ser considerado o durômetro mais preciso. É um durômetro digital que fornece valores de dureza com precisão de uma casa decimal. A dureza do material pode mudar com as flutuações de temperatura. O HPE III está equipado com termopares que podem interpretar a temperatura da amostra de teste e fornecer leituras precisas apesar dessas flutuações. Comparado a um medidor analógico, o medidor digital permite que os usuários tenham uma compreensão mais definida da dureza de um material sem a necessidade de adivinhar. 
2. Testador de durômetro Checkline DD-100: Usa uma leitura digital com um ponto decimal para leituras de dureza. Além disso, as medições de dureza podem ser feitas em qualquer ângulo, uma vez que a gravidade não afeta as leituras. 
3. Qualitest™ HPE III Básico: Um durômetro digital que fornece valores de dureza com até uma casa decimal.