Explication du duromètre :un guide pratique sur la dureté du plastique et des élastomères

Publié le 23 mai 2023

Dès le début de tout effort de développement, les ingénieurs et les équipes produit doivent examiner le profil mécanique de chaque matériau candidat. Au-delà des fiches techniques physiques, chimiques et mécaniques de base, des facteurs tels que la résilience environnementale et la durabilité à long terme façonnent également les performances. Une évaluation globale permet d'obtenir des produits de meilleure qualité et des calendriers et budgets plus serrés.

Pour les plastiques, le duromètre (ou duromètre Shore) fournit un indicateur clé de la dureté du matériau. Vous trouverez ci-dessous une introduction concise qui fournit aux ingénieurs et aux équipes produit les informations essentielles.

Qu'est-ce que le duromètre ?

Le duromètre est la mesure standard de l'industrie pour quantifier la dureté des élastomères et des plastiques. Il reflète la résistance d'un matériau à la déformation lorsqu'il est soumis à une indentation ou à une abrasion.

Pour obtenir une lecture du duromètre, un simple testeur portatif, ressemblant à un manomètre rond pour pneus avec une aiguille à ressort calibrée, appuie sur le matériau jusqu'à ce qu'il atteigne sa limite. La profondeur de pénétration se traduit directement par un nombre sur l'échelle Shore choisie.

Bien que la plage du duromètre s'étende de 0 à 100, elle est sans dimension ; les valeurs sont purement comparatives au sein d’une seule échelle. Les scores inférieurs dénotent des matériaux plus mous, les scores plus élevés dénotent des matériaux plus durs. Par exemple, un tube en polyuréthane 90A est nettement plus ferme qu'un tube 70A.

Différentes échelles Shore ont été développées pour fournir une référence commune aux ingénieurs. Les trois échelles les plus fréquemment utilisées sont Shore 00, Shore A et Shore D. Shore 00 capture la douceur des gels et des caoutchoucs très mous ; Shore A couvre la gamme des caoutchoucs flexibles très mous aux caoutchoucs durs ; Le Shore D est réservé aux caoutchoucs durs et aux plastiques rigides.

Le duromètre n’est pas synonyme de flexibilité ; c'est une mesure indirecte de la rigidité. Il offre une idée rapide de la sensation d’un matériau mais ne peut pas prédire la flexion ou la courbure exacte d’une pièce finie. De plus, les nombres sur des échelles Shore distinctes ne sont pas interchangeables.

Par exemple, un 80 sur Shore 00 ressemblerait à une gomme à crayon, tandis qu'un 80 sur Shore D serait comparable à un casque de sécurité. La valeur numérique identique masque des propriétés physiques très différentes, soulignant pourquoi les comparaisons doivent rester sur la même échelle.

Comment la dureté du duromètre est-elle prise en compte dans la sélection des matériaux

La sélection des matériaux commence par l'utilisation finale prévue et les spécifications du projet. Ces critères réduisent la liste des candidats et indiquent quelle échelle Shore est pertinente. Pour les pièces porteuses qui doivent supporter du poids dans le temps, les concepteurs doivent ignorer le Shore 00 et se concentrer sur les matériaux Shore A dans la plage 70-100 ou sur l'ensemble du spectre Shore D.

La dureté doit être mise en balance avec le coût et la fabricabilité. Bien que les alliages plus durs puissent entraîner des dépenses de matériaux ou d'usinage plus élevées, les techniques de durcissement post-traitement peuvent élever la dureté finale sans compromettre la facilité d'usinage.

La dureté à elle seule ne prédit pas la solidité, la résistance à la corrosion ou la capacité d’étanchéité. Les données de rigidité et de module de compression fournissent une image plus claire des performances d'étanchéité d'un caoutchouc que les valeurs du duromètre.

Un audit approfondi des matériaux doit évaluer la densité, la déformation par force de compression, la force d'application, l'épaisseur et le duromètre pour garantir que le matériau choisi répond à tous les critères fonctionnels et de performance.

Considérations relatives au duromètre pour les moules à injection

Dans le moulage par injection, la dureté Shore du caoutchouc de moule influence de manière cruciale le démoulage de la pièce. La sélection d'un caoutchouc qui équilibre flexibilité et durabilité garantit un démoulage facile du maître et des pièces moulées.

Utiliser un élastomère au duromètre 70A pour mouler une pièce avec des sections fines et inclinées peut être risqué ; sa rigidité, comparable à celle d'un pneu de voiture, peut gêner une extraction propre. Un indice Shore A inférieur (environ 30 A ou moins) offre la souplesse nécessaire pour les géométries délicates.

Considérations sur le duromètre pour la fabrication additive

Dans la fabrication additive, connaître le duromètre d’une pièce permet de la comparer aux plastiques conventionnels moulés par injection. Cette comparaison offre une idée pratique des performances attendues du matériau.

Certaines résines FA indiquent deux valeurs :un duromètre instantané et un duromètre de cinq secondes. Par exemple, les pièces produites avec la synthèse de lumière numérique (DLS™) de Carbon peuvent ne pas atteindre leur dureté finale avant le durcissement. Les imprimeurs internes ou à domicile verront le changement, alors que les partenaires chargés de la solution finale ne le seront peut-être pas. La prise de conscience de cette évolution post-durcissement est essentielle lors de la sélection des matériaux de fabrication additive.

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En bref, le duromètre est une mesure standardisée et sans dimension qui classe la dureté des élastomères et des plastiques sur une seule échelle Shore. Bien que des valeurs plus élevées signifient une dureté accrue, les comparaisons entre échelles ne sont pas valides.

Lorsqu'un projet exige une dureté ou une douceur particulière, le duromètre devient un critère de sélection essentiel, mais il ne doit pas être le seul. Un examen complet des paramètres de conception et de performances, associé à l'expertise d'un partenaire de fabrication expérimenté, permet d'obtenir le choix de matériaux optimal et d'accélérer le développement.

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