Dureté des plastiques : méthodes d’essai, normes et applications

Le plastique est un matériau généralement mou, sensible aux rayures et à l'usure au contact de surfaces plus dures ou plus complexes. La dureté est l'une des propriétés les plus couramment mesurées et figure fréquemment dans les fiches techniques des plastiques. L'analyse de la dureté est essentielle pour Fournisseurs de pièces moulées par injection, car l'usure de surface due au frottement ou au contact peut affecter considérablement les performances.

Pour pièces automobiles en plastique moulé par injectionLa dureté joue un rôle crucial dans les propriétés fondamentales des plastiques, en particulier des matériaux ductiles, et présente souvent une corrélation linéaire positive ou négative avec la limite d'élasticité et la résistance à la traction.

Cependant, la dureté n'est pas toujours un indicateur fiable d'autres propriétés, telles que la résistance à l'usure, la solidité ou la résistance aux rayures. Par conséquent, elle ne doit pas être considérée isolément lors de la conception d'un produit.

Types de tests de dureté

Dureté Shore

La dureté Shore se mesure à l'aide d'un duromètre Shore, classé en trois catégories : A, C et D. Le principe est le même pour tous, mais la taille de l'aiguille, et notamment le diamètre de sa pointe, diffère. La dureté Shore est l'unité de mesure de dureté la plus couramment utilisée. Pièces automobiles en plastique moulé par injection.

• Type A : Convient au caoutchouc général, au caoutchouc synthétique, au caoutchouc souple, aux graisses, au cuir, à la cire, etc.
• Type C : Convient aux matériaux microporeux fabriqués à partir de mousses plastiques ou d'un mélange de caoutchouc et de plastique.
• Type D : Convient pour le caoutchouc dur, les résines, l'acrylique, le verre, le caoutchouc thermoplastique, les circuits imprimés et les fibres.

Remarque : Pour les duromètres de type A, les mesures inférieures à 10 HA ou supérieures à 90 HA peuvent être inexactes. Il est recommandé d’utiliser un duromètre de type C ou D si nécessaire.

Principe de mesureL'aiguille du duromètre pénètre la surface du matériau et la valeur de dureté s'affiche sur le cadran.

Dureté Rockwell

La dureté Rockwell est utilisée pour les pièces minces ou de petite taille, ou pour les matériaux comportant des couches durcies minces ou moyennement épaisses.

• Échelle N: Convient aux matériaux similaires à HRC ou HRA.
• Échelle T: Convient aux matériaux similaires au HRB.

Principe de mesureUn pénétrateur (cône de diamant ou bille d'acier trempé) est enfoncé dans la surface en deux étapes. Après application de la force principale et maintien pendant une durée déterminée, la profondeur d'empreinte résiduelle sous la force initiale est mesurée afin de calculer la dureté.

Exigences d'échantillon

• La surface des échantillons de caoutchouc et de plastique doit être lisse, plane et exempte de défauts, de dommages mécaniques ou d'impuretés.
• Échantillons de caoutchoucÉpaisseur minimale : 6 mm, largeur : 15 mm, longueur : 35 mm. Si l’épaisseur est inférieure à 6 mm, superposer jusqu’à 4 couches du même film en veillant à ce que les surfaces soient parallèles. Température d’essai : 18–28 °C, durée de conservation des échantillons : ≤ 5 heures.
• Échantillons de plastiqueDimensions : carrées, 50 mm × 50 mm × 6 mm ou 50 mm × 15 mm. Température d’essai : 20 °C ± 2 °C, échantillons conditionnés pendant 16 heures.

Champ d'application

• Dureté Rockwell : Convient aux plastiques durs comme le polycarbonate (PC), le polystyrène (PS) et le polyamide (PA).
• Dureté Shore : Utilisée pour les élastomères, le caoutchouc et les plastiques plus souples comme le polypropylène (PP), le polyéthylène (PE) et le polychlorure de vinyle (PVC).

Normes pertinentes

• GB/T 2411-2018 :Plastiques et caoutchouc dur — Mesure de la dureté Shore.
• GB/T 3398.2-2008 :Plastiques — Mesure de la dureté Rockwell.
• ISO 2039-1 / 2039-2 :Tests de dureté des plastiques — empreinte à bille et dureté Rockwell.
• ASTM D2240-2021 :Méthode d'essai standard pour la dureté du caoutchouc.
• ISO 48-4-2018 :Dureté Shore du caoutchouc vulcanisé et des plastiques thermoplastiques.

Pour obtenir la liste complète des normes d'essai de dureté des plastiques, répondez « Normes de dureté » pour un accès gratuit.

Conversion entre les normes Shore A et D

La norme Shore A est utilisée pour les matériaux dont la dureté est inférieure à 90 HA, et la norme Shore D pour les matériaux plus durs. Pour les valeurs de dureté inférieures à 20 HA, utilisez le type A. Formules de conversion approximatives :

• D = A – 50
• A = 0,173 × D + 86,58

Remarque : Ces formules ne fournissent qu’une conversion approximative. Pour des résultats précis, il est recommandé d’effectuer des tests avec le type de duromètre approprié.

 

Conclusion

Pour Fournisseurs de pièces moulées par injectionLa dureté plastique est une propriété essentielle des matériaux, largement utilisée pour évaluer la résistance de surface et le comportement mécanique. Les essais de dureté Shore et Rockwell sont les méthodes les plus courantes, chacune étant adaptée à différents types de plastiques et de caoutchoucs.

Bien que la dureté soit souvent corrélée à la résistance à la traction et à la limite d'élasticité, elle ne doit pas constituer le seul critère de sélection des matériaux. Le choix d'une méthode d'essai appropriée, d'une préparation adéquate des échantillons et d'une norme conforme garantit des résultats précis et des performances fiables du produit.

 

FAQ

Qu'est-ce que la dureté du plastique ?

La dureté plastique désigne la résistance d'un matériau à l'indentation, aux rayures ou à l'usure de sa surface. Elle est importante car elle influe sur la durabilité de la surface, la conservation de son aspect et son adéquation aux applications industrielles et de construction.

 

Quelle est la différence entre la dureté Shore et la dureté Rockwell ?

La dureté Shore est principalement utilisée pour le caoutchouc, les élastomères et les plastiques souples ; elle est mesurée à l’aide d’un duromètre (Shore A, C ou D). La dureté Rockwell convient aux plastiques durs et aux pièces minces ; elle est mesurée à l’aide d’un pénétrateur sous des charges contrôlées afin de déterminer la profondeur d’indentation.

 

Comment choisir entre les tests de dureté Shore A et Shore D ?

L'échelle Shore A est généralement utilisée pour les matériaux dont la dureté est inférieure à 90 HA, comme le caoutchouc et les plastiques souples. Pour les matériaux plus durs, dont la dureté est supérieure à 90 HA, l'échelle Shore D offre des résultats plus précis. Lorsque la valeur Shore D est inférieure à 20, il est recommandé d'effectuer un test Shore A.

 

La dureté Shore A peut-elle être convertie avec précision en dureté Shore D ?

Les valeurs de dureté Shore A et Shore D ne peuvent être converties qu'approximativement, car elles utilisent des méthodes d'essai et des géométries de pénétrateur différentes. Des formules de conversion peuvent fournir des estimations, mais pour des résultats précis, il est toujours nécessaire d'utiliser un duromètre approprié pour un essai direct.