Lorsqu’on parle de « dureté » pour une pièce en caoutchouc ou en élastomère, il s’agit presque toujours de la dureté Shore. Les échelles Shore A et Shore D offrent une mesure rapide et reproductible de la résistance d’un matériau à une force appliquée. Cet article explique ce que mesure l’échelle Shore, comment fonctionne l’essai, et quelles plages de dureté correspondent à quelles applications.
Que mesure la dureté Shore ?
La dureté Shore se mesure avec un duromètre, selon les méthodes d’essai ASTM D2240 et ISO 7619-1. Un pénétrateur à ressort est appliqué sur la surface du matériau avec une force définie, et la profondeur de pénétration est convertie en une valeur sur une échelle de 0 à 100. Plus la valeur est élevée, moins le pénétrateur s’enfonce, et donc plus le matériau est dur.
Shore A et Shore D : quelle différence ?
Shore A et Shore D suivent le même principe de base, mais utilisent une géométrie de pénétrateur et une force de ressort différentes, ce qui les rend adaptées à des plages de matériaux différentes :
- Shore A est utilisée pour les élastomères souples à moyennement durs, typiquement entre 20 et 90 sur l’échelle. La plupart des joints en caoutchouc, joints toriques et isolateurs de vibration se situent dans cette plage.
- Shore D est utilisée pour les caoutchoucs plus durs, les plastiques rigides et les matériaux proches de l’ébonite. Lorsqu’un matériau approche le haut de l’échelle Shore A, passer à Shore D donne une lecture plus précise.
- Il n’existe pas de conversion mathématique simple entre les deux échelles : un matériau peut être mesuré sur l’une ou l’autre, mais les deux valeurs ne se traduisent pas l’une dans l’autre par une formule unique.
Facteurs influençant la mesure
L’essai de dureté Shore paraît simple, mais plusieurs variables peuvent modifier le résultat :
- Épaisseur de l’échantillon : les normes exigent généralement une épaisseur minimale d’environ 6 mm pour une lecture fiable ; un échantillon plus fin peut donner une valeur artificiellement élevée.
- Température : les élastomères s’assouplissent ou se durcissent selon la température ; les mesures sont donc généralement réalisées à une température ambiante contrôlée, par exemple 23 °C.
- Moment de la lecture : une lecture instantanée peut différer d’une lecture prise après un temps de maintien défini (généralement 15 secondes), en raison de la relaxation viscoélastique du matériau.
- Planéité de la surface : une surface irrégulière ou courbée empêche le pénétrateur de s’appuyer complètement et peut fausser le résultat.
Plages de dureté typiques selon l’application
La valeur Shore A donne une indication rapide du rôle qu’une pièce peut raisonnablement jouer :
- 30-50 Shore A : compositions très souples utilisées pour les joints et amortisseurs de vibration nécessitant une forte capacité d’épousement.
- 50-70 Shore A : la plage la plus courante pour les joints d’étanchéité généraux, joints toriques et tuyaux.
- 70-90 Shore A : revêtements de rouleaux résistants à l’usure, porteurs de charge, et éléments d’étanchéité dynamique.
- 90+ Shore A / 40-90 Shore D : élastomères rigides utilisés pour les pièces de soutien structurel et les composants où très peu de flexibilité est souhaitée.
Chez Alpin Rubber & Plastic Technologies, nous formulons des mélanges de caoutchouc sur toute la plage Shore A et Shore D pour répondre aux exigences de chaque application, et nous vérifions la dureté de chaque lot de production par rapport à la norme applicable.