Độ cứng Shore A của cao su — bảng tra và ý nghĩa thực tế
Độ cứng Shore A là thang đo phổ biến nhất để đánh giá độ cứng/mềm của cao su và vật liệu đàn hồi. Giá trị Shore A nằm trong khoảng 0-100, số càng cao cao su càng cứng. Việc chọn đúng độ cứng Shore A ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng làm kín, đàn hồi và tuổi thọ của gioăng. Bài viết này giải thích thang đo Shore A, cách đo bằng durometer, bảng tra theo vật liệu và hướng dẫn chọn Shore A phù hợp từng ứng dụng.
Độ cứng Shore A là gì?
Shore A là thang đo độ cứng do Albert Shore phát triển, dùng cho vật liệu đàn hồi như cao su, polyurethane mềm, silicone và nhựa dẻo. Thang Shore A đo khả năng chống lại sự xuyên thấu (indentation) của một đầu dò hình nón cụt vào bề mặt vật liệu dưới lực ép tiêu chuẩn.
- Shore A 0-20: Rất mềm, như gel, bọt biển (cao su xốp mềm)
- Shore A 20-40: Mềm, như cao su tẩy bút chì, gioăng xốp
- Shore A 40-60: Trung bình, như lốp xe, gioăng ống cống
- Shore A 60-80: Cứng, như đế giày, gioăng Oring tiêu chuẩn
- Shore A 80-100: Rất cứng, như bánh xe đẩy, ống nhựa dẻo
Ngoài Shore A, còn có Shore D (cho vật liệu cứng hơn như nhựa cứng) và Shore OO (cho vật liệu rất mềm như gel). Trong ngành gioăng cao su, Shore A là thang đo được sử dụng hầu như tuyệt đối.
Cách đo độ cứng Shore A bằng durometer
Dụng cụ đo độ cứng Shore A gọi là durometer (còn gọi là máy đo độ cứng cao su). Quy trình đo theo ASTM D2240 hoặc ISO 7619:
- Chuẩn bị mẫu cao su có bề dày tối thiểu 6mm (hoặc xếp chồng nhiều lớp đạt 6mm).
- Đặt mẫu trên bề mặt phẳng, cứng.
- Ấn đầu dò durometer vuông góc với bề mặt mẫu, giữ lực ép đều.
- Đọc giá trị trên đồng hồ sau 1 giây (đọc tức thời) hoặc 15 giây (đọc ổn định) tùy tiêu chuẩn.
- Đo tại 5 vị trí khác nhau trên mẫu, lấy giá trị trung bình.
Lưu ý: Đo tại nhiệt độ phòng 23 ± 2°C. Cao su nóng sẽ cho giá trị thấp hơn (mềm hơn), cao su lạnh cho giá trị cao hơn (cứng hơn).
Bảng tra độ cứng Shore A theo vật liệu cao su
| Vật liệu | Shore A phổ biến | Phạm vi có thể gia công | Ghi chú |
|---|---|---|---|
| Cao su xốp EPDM | 15-25 | 10-35 | Gioăng xốp dán cửa, cách âm |
| Silicone (VMQ) | 40-60 | 20-80 | Silicone food grade thường 50-60 |
| SBR | 40-50 | 30-70 | Gioăng ống cống 40 ± 5 |
| EPDM đặc | 60-70 | 40-80 | Gioăng cửa ô tô, gioăng nước |
| NBR (Nitrile) | 60-70 | 40-90 | Oring tiêu chuẩn 70 ± 5 |
| CR (Neoprene) | 50-70 | 40-80 | Đai truyền, gioăng cửa |
| Viton FKM | 70-80 | 50-90 | Oring Viton tiêu chuẩn 75 ± 5 |
| Polyurethane (PU) | 80-95 | 60-98 | Bánh xe, con lăn, phớt thủy lực |
| Cao su tự nhiên (NR) | 40-60 | 30-80 | Đệm chống rung, tấm lót |
Bảng tra Shore A theo ứng dụng gioăng
| Shore A | Mô tả cảm nhận | Ứng dụng gioăng phổ biến | Ví dụ sản phẩm |
|---|---|---|---|
| 15-25 | Rất mềm, dễ nén bằng ngón tay | Gioăng xốp dán cửa, cách âm cách nhiệt | Gioăng xốp EPDM, Silicone xốp |
| 30-40 | Mềm, đàn hồi cao | Gioăng ống cống, gioăng chống thấm | Gioăng ống cống SBR Shore A 40 |
| 40-50 | Trung bình mềm | Gioăng van nước, gioăng bích áp suất thấp | Gioăng EPDM cho đường nước |
| 50-60 | Trung bình | Gioăng máy thực phẩm, gioăng cửa | Gioăng silicone food grade |
| 60-70 | Hơi cứng | Oring tiêu chuẩn, phớt chắn dầu | Oring NBR 70 Shore A |
| 70-80 | Cứng | Oring áp suất cao, gioăng bích | Oring Viton 75 Shore A |
| 80-90 | Rất cứng | Phớt thủy lực, vòng chặn backup ring | PU seal, backup ring PTFE |
| 90-100 | Gần như nhựa cứng | Bánh xe, con lăn, chi tiết chịu tải | Bánh xe PU, con lăn cao su |
Ảnh hưởng của Shore A đến khả năng làm kín
Độ cứng Shore A ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất làm kín của gioăng:
Gioăng mềm (Shore A thấp): Dễ biến dạng, lấp kín bề mặt ghồ ghề tốt, cần lực ép nhỏ. Nhưng chịu áp suất kém, dễ bị đùn (extrusion) qua khe hở dưới áp suất cao, tuổi thọ ngắn hơn do compression set cao.
Gioăng cứng (Shore A cao): Chịu áp suất tốt, ít bị đùn qua khe hở, tuổi thọ dài. Nhưng cần lực ép lớn hơn, kém lấp kín bề mặt ghồ ghề, có thể gây hư hỏng bề mặt tiếp xúc nếu quá cứng.
Quy tắc chung: Áp suất làm việc càng cao, nên chọn Shore A càng cao. Bề mặt tiếp xúc càng ghồ ghề, nên chọn Shore A càng thấp. Oring tiêu chuẩn 70 Shore A là điểm cân bằng tốt cho hầu hết ứng dụng.
Mối quan hệ Shore A và nhiệt độ
Độ cứng Shore A thay đổi theo nhiệt độ. Khi nhiệt độ tăng, cao su mềm hơn (Shore A giảm). Khi nhiệt độ giảm, cao su cứng hơn (Shore A tăng). Ở nhiệt độ quá thấp (gần nhiệt độ giòn), cao su trở nên cứng giòn và mất hoàn toàn khả năng đàn hồi.
| Nhiệt độ | Thay đổi Shore A (xấp xỉ) | Ảnh hưởng |
|---|---|---|
| -20°C | +10 đến +15 đơn vị | Cao su cứng hơn đáng kể |
| 0°C | +5 đến +8 đơn vị | Hơi cứng hơn |
| 23°C | 0 (tham chiếu) | Giá trị tiêu chuẩn |
| 50°C | -3 đến -5 đơn vị | Hơi mềm hơn |
| 100°C | -8 đến -12 đơn vị | Mềm hơn rõ rệt |
Ví dụ: Oring NBR 70 Shore A ở 23°C sẽ có Shore A khoảng 82-85 ở -20°C và khoảng 60-62 ở 100°C. Cần tính đến sự thay đổi này khi thiết kế gioăng cho ứng dụng nhiệt độ cực đoan.
Shore A trong tiêu chuẩn gioăng
Các tiêu chuẩn gioăng quốc tế quy định dung sai Shore A cho từng ứng dụng:
- Oring tiêu chuẩn (AS568, JIS B2401): 70 ± 5 Shore A. Tham khảo bài Bảng tra kích thước Oring.
- Gioăng ống cống (BS EN 681-1): 40 ± 5 hoặc 50 ± 5 Shore A tùy nhóm. Tham khảo bài Bảng kích thước gioăng ống cống.
- Phớt chắn dầu: 70 ± 5 Shore A (NBR), 75 ± 5 Shore A (Viton). Tham khảo bài Phớt chắn dầu — phân loại và bảng tra.
- Gioăng xốp: 15-25 Shore A (đo trên cao su xốp). Tham khảo bài Gioăng cao su xốp.
Dung sai ± 5 Shore A nghĩa là gioăng có Shore A danh nghĩa 70 được chấp nhận trong khoảng 65-75 Shore A. Tham khảo chi tiết về tiêu chuẩn gioăng cao su tại bài Tiêu chuẩn gioăng cao su quốc tế.
Cau hoi thuong gap (FAQ)
Shore A 70 là cứng hay mềm?
Shore A 70 ở mức hơi cứng, tương đương cảm giác ấn ngón tay vào đế giày da hoặc lốp xe. Đây là độ cứng tiêu chuẩn cho Oring công nghiệp, cân bằng tốt giữa khả năng làm kín và chịu áp suất.
Gioăng Oring nên dùng Shore A bao nhiêu?
Oring tiêu chuẩn dùng Shore A 70 ± 5 cho hầu hết ứng dụng. Áp suất thấp (dưới 5 bar) có thể dùng 50-60 Shore A để dễ lắp và làm kín tốt hơn. Áp suất cao (trên 100 bar) nên dùng 80-90 Shore A kết hợp backup ring chống đùn.
Durometer giá bao nhiêu?
Durometer cầm tay (analog) giá khoảng 500,000-2,000,000 VND. Durometer kỹ thuật số (digital) có độ chính xác cao hơn, giá 2,000,000-5,000,000 VND. Durometer để bàn (stand type) dùng trong phòng thí nghiệm giá 5,000,000-15,000,000 VND.
Shore A và Shore D khác nhau thế nào?
Shore A dùng cho vật liệu mềm đến trung bình cứng (cao su, silicone, PU mềm). Shore D dùng cho vật liệu cứng (nhựa cứng, PU cứng, cao su ebonite). Shore A 95-100 tương đương khoảng Shore D 40-50. Gioăng cao su hầu như luôn đo bằng Shore A.
Gioangcaosu.net cung cấp gioăng cao su đa dạng độ cứng Shore A, từ gioăng xốp mềm (15-25A) đến Oring cứng (80-90A). Liên hệ tư vấn: Ha Noi 0383.373.800 | HCM 0936.038.400.
Bài viết liên quan
- Các loại cao su công nghiệp — NBR, EPDM, Viton, Silicone, SBR, CR
- Gioăng Oring cao su là gì? Cấu tạo, vật liệu và bảng kích thước
- Phớt chắn dầu là gì? Phân loại TC SC TB TA — bảng tra kích thước
- Gioăng cao su xốp là gì? Phân loại, đặc tính và ứng dụng toàn diện
Liên hệ đặt hàng
Quý khách cần tư vấn thêm về sản phẩm, vui lòng liên hệ:
- Hà Nội: 0383.373.800
- Hồ Chí Minh: 0936.038.400
- Email: lienhe@gioangcaosu.net