เครื่องวัดความแข็ง Shore durometerเป็นอุปกรณ์สำหรับวัดความแข็งของวัสดุ โดยทั่วไปจะเป็นโพลิเมอร์^{[ 1 ]}

ตัวเลขที่สูงขึ้นบนมาตราส่วนแสดงถึงความต้านทานต่อการกดทับที่มากขึ้น และวัสดุที่แข็งกว่า ตัวเลขที่ต่ำกว่าแสดงถึงความต้านทานที่น้อยลงและวัสดุที่อ่อนกว่า โปรดทราบว่า "ความแข็ง" ในที่นี้ใช้ในความหมายทั่วไป เนื่องจากเครื่องวัดความแข็ง Shore durometer วัดความต้านทานต่อการเสียรูปเฉพาะจุดใดๆ ซึ่งแตกต่างจากคำจำกัดความทางเทคนิค (ที่ใช้ในบทความเกี่ยวกับความแข็ง ) ซึ่งเกี่ยวข้องเฉพาะความต้านทานต่อ การเสียรูป พลาสติกเฉพาะจุดเท่านั้น

คำนี้ยังใช้เพื่ออธิบายระดับความแข็งของวัสดุบนมาตราส่วน เช่น วัตถุที่มี "ค่าความแข็งชอร์ (Shore durometer) เท่ากับ 90"

มาตราส่วนนี้ถูกกำหนดโดยอัลเบิร์ต เฟอร์ดินานด์ ชอร์ผู้พัฒนาอุปกรณ์ที่เหมาะสมสำหรับการวัดความแข็งในช่วงทศวรรษ 1920 อุปกรณ์นี้ไม่ใช่เครื่องทดสอบความแข็งเครื่องแรก และไม่ใช่เครื่องแรกที่ถูกเรียกว่าดูโรมิเตอร์ ( ISV duro-และ-meter ; มีการบันทึกใช้มาตั้งแต่ศตวรรษที่ 19) แต่ในปัจจุบันชื่อนี้มักหมายถึงความแข็งแบบชอร์อุปกรณ์อื่นๆ ใช้การวัดแบบอื่นซึ่งให้ผลลัพธ์ที่สอดคล้องกัน เช่นความแข็งแบบร็อคเวลล์

มีมาตรวัดความแข็งหลายแบบที่ใช้สำหรับวัสดุที่มีคุณสมบัติแตกต่างกัน มาตรวัดที่ใช้กันทั่วไปสองแบบ ซึ่งใช้ระบบการวัดที่แตกต่างกันเล็กน้อย คือ มาตรวัด ASTM D2240 ประเภท A และประเภท D

ระดับ A ใช้สำหรับวัสดุที่อ่อนกว่า ในขณะที่ระดับ D ใช้สำหรับวัสดุที่แข็งกว่า ภาพที่แสดงอยู่ในรูปถ่ายคือเครื่องวัดความแข็งแบบดิจิทัลของ Bareiss

อย่างไรก็ตาม มาตรฐานการทดสอบ ASTM D2240-00 กำหนดให้ใช้มาตราส่วนทั้งหมด 12 มาตราส่วน ขึ้นอยู่กับการใช้งานที่ต้องการ ได้แก่ ประเภท A, B, C, D, DO, E, M, O, OO, OOO, OOO-S และ R โดยแต่ละมาตราส่วนจะให้ค่าระหว่าง 0 ถึง 100 โดยค่าที่สูงกว่าจะบ่งชี้ถึงวัสดุที่แข็งกว่า^{[ 2 ]}

เครื่องวัดความแข็งแบบดูโรมิเตอร์ เช่นเดียวกับการทดสอบความแข็งอื่นๆ วัดความลึกของรอยบุ๋มในวัสดุที่เกิดจากแรงที่กำหนดบนตีนผีมาตรฐาน ความลึกนี้ขึ้นอยู่กับความแข็งของวัสดุ คุณสมบัติ ความยืดหยุ่นหนืดรูปร่างของตีนผี และระยะเวลาของการทดสอบ เครื่องวัดความแข็งแบบดูโรมิเตอร์ ASTM D2240 ช่วยให้สามารถวัดความแข็งเริ่มต้น หรือความแข็งของรอยบุ๋มหลังจากช่วงเวลาที่กำหนดได้ การทดสอบพื้นฐานต้องใช้แรงอย่างสม่ำเสมอโดยไม่กระแทก และวัดความแข็ง (ความลึกของรอยบุ๋ม) หากต้องการวัดความแข็งตามเวลา ให้ใช้แรงตามเวลาที่กำหนดแล้วอ่านค่า วัสดุที่ทดสอบควรมีความหนาอย่างน้อย 6 มม. (0.24 นิ้ว) ^{[ 3 ]}พื้นฐานทางทฤษฎีของการทดสอบนี้พิจารณาใน Stoßprobleme in Physik, Technik und Medizin โดย Grundlagen und Anwendungen ^{[ 4 ]}

มาตรฐาน ASTM D2240 รับรองมาตราส่วนดูโรมิเตอร์ที่แตกต่างกันสิบสองแบบโดยใช้การผสมผสานของแรงสปริงเฉพาะและการกำหนดค่าตัวกด มาตราส่วนเหล่านี้เรียกว่าประเภทดูโรมิเตอร์อย่างถูกต้อง กล่าวคือ ประเภทดูโรมิเตอร์ได้รับการออกแบบมาโดยเฉพาะเพื่อกำหนดมาตราส่วนเฉพาะ และมาตราส่วนนั้นไม่มีอยู่แยกต่างหากจากดูโรมิเตอร์ ตารางด้านล่างให้รายละเอียดสำหรับแต่ละประเภทเหล่านี้ ยกเว้นประเภท R ^{[ 5 ]}

หมายเหตุ: ประเภท R เป็นเพียงการกำหนด ไม่ใช่ "ประเภท" ที่แท้จริง การกำหนด R ระบุเส้นผ่านศูนย์กลางของตีนผี (ดังนั้น R จึงหมายถึงรัศมี เห็นได้ชัดว่าไม่สามารถใช้ D ได้) ที่ 18 ± 0.5 มม. (0.71 ± 0.020 นิ้ว) ในขณะที่แรงสปริงและการกำหนดค่าตัวกดจะยังคงไม่เปลี่ยนแปลง การกำหนด R สามารถใช้ได้กับ D2240 ทุกประเภท ยกเว้นประเภท M การกำหนด R แสดงเป็น Type xR โดยที่ x คือประเภท D2240 เช่น aR, dR เป็นต้น การกำหนด R ยังกำหนดให้ต้องใช้แท่นวางในการทำงานด้วย^{[ 5 ]}

เงื่อนไขและขั้นตอนบางประการที่ต้องปฏิบัติตามตามมาตรฐาน DIN ISO 7619-1 มีดังนี้:

• สำหรับการวัดค่า Shore A นั้น ปลายเท้าจะกดลงไปในวัสดุ ในขณะที่สำหรับการวัดค่า Shore D นั้น ปลายเท้าจะแทงทะลุพื้นผิวของวัสดุ
• วัสดุที่จะนำไปทดสอบต้องเก็บไว้ในที่ควบคุมอุณหภูมิในห้องปฏิบัติการอย่างน้อยหนึ่งชั่วโมงก่อนทำการทดสอบ
• ระยะเวลาในการวัดคือ 15 วินาที
• แรงมีค่าเท่ากับ 1 + 0.1 กก. (2.20 + 0.22 ปอนด์) สำหรับ Shore A และ 5 + 0.5 กก. (11.0 + 1.1 ปอนด์) สำหรับ Shore D
• ต้องทำการวัดทั้งหมดห้าครั้ง
• การสอบเทียบเครื่องวัดความแข็ง (Durometer) จะทำสัปดาห์ละครั้ง โดยใช้บล็อกอีลาสโตเมอร์ที่มีความแข็งต่างกัน

ค่าความแข็งสุดท้ายขึ้นอยู่กับความลึกของหัวกดหลังจากที่กดลงบนวัสดุเป็นเวลา 15 วินาที หากหัวกดเจาะลงไปในวัสดุ 2.54 มม. (0.100 นิ้ว) หรือมากกว่านั้น ค่าความแข็งที่วัดได้จากเครื่องวัดความแข็งจะเป็น 0 สำหรับมาตราส่วนนั้น หากไม่เจาะลงไปเลย ค่าความแข็งที่วัดได้จากเครื่องวัดความแข็งจะเป็น 100 สำหรับมาตราส่วนนั้น ด้วยเหตุนี้จึงมีมาตราส่วนหลายแบบ แต่ถ้าค่าความแข็งน้อยกว่า 10 °Sh หรือมากกว่า 90 °Sh ผลลัพธ์ที่ได้จะไม่น่าเชื่อถือ ต้องทำการวัดใหม่โดยใช้มาตราส่วนประเภทที่อยู่ติดกัน

ค่าดูโรมิเตอร์เป็นปริมาณที่ไม่มีมิติ และไม่มีความสัมพันธ์ที่ง่ายระหว่างค่าดูโรมิเตอร์ของวัสดุในมาตราส่วนหนึ่งกับค่าดูโรมิเตอร์ในมาตราส่วนอื่น หรือจากการทดสอบความแข็งแบบอื่น^{[ 1 ]}

Gent ได้ใช้ความแข็งแบบยืดหยุ่นเชิงเส้นในการกด เพื่อหาความสัมพันธ์ระหว่าง ความแข็ง ASTM D2240 และโมดูลัสของ Youngสำหรับอีลาสโตเมอร์ความสัมพันธ์ของ Gent มีรูปแบบดังนี้: ^{[ 7 ]}

E = ⁠0.0981(56 + 7.62336 S )/0.137505(254 - 2.54 S )⁠

โดยที่Eคือค่าโมดูลัสของยัง (Young's modulus) ในหน่วย MPa และSคือค่าความแข็งแบบ ASTM D2240 ชนิด A

ความสัมพันธ์นี้ให้ค่าE = ∞ที่S = 100แต่แตกต่างจากข้อมูลการทดลองสำหรับS < 40

Mix และ Giacomin ได้สมการที่เทียบเคียงได้สำหรับมาตราส่วนทั้ง 12 มาตราที่ได้รับการกำหนดมาตรฐานโดย ASTM D2240 ^{[ 8 ]}

ความสัมพันธ์อีกประการหนึ่งที่เข้ากับข้อมูลการทดลองได้ดีกว่าเล็กน้อยคือ^{[ 9 ]}

S = 100 erf(3.186 × 10 ⁻⁴ E ^0.5 )

โดยที่erfคือฟังก์ชันความคลาดเคลื่อนและEมีหน่วยเป็น Pa

เพื่อให้เข้าใจได้ง่ายขึ้น ต่อไปนี้คือรายการค่า Shore A พร้อมค่า Young's modulus ที่สอดคล้องกัน (ในหน่วย MPa) โดยที่ "MPa" คำนวณจาก "ShoreA" โดยใช้สูตรแรก และ "AltShoreA" คำนวณจาก "MPa" โดยใช้สูตรที่สอง:

การประมาณค่าลำดับแรกของความสัมพันธ์ระหว่างความแข็ง ASTM D2240 ประเภท D (สำหรับหัวกดรูปกรวยที่มีมุมครึ่งกรวย 15°) และโมดูลัสความยืดหยุ่นของวัสดุที่กำลังทดสอบคือ^{[ 10 ]}

S _D = 100 - ⁠20(-78.188 + √ 6113.36 + 781.88 จ )/อี⁠

โดยที่S _Dคือค่าความแข็ง ASTM D2240 ประเภท D และEมีหน่วยเป็น MPa

ความสัมพันธ์เชิงเส้น Neo-Hookeanอีกแบบหนึ่งระหว่างค่าความแข็ง ASTM D2240 และโมดูลัสความยืดหยุ่นของวัสดุมีรูปแบบดังนี้^{[ 10 ]}

บันทึก₁₀ E = 0.0235 S - 0.6403 ,${\displaystyle \quad S={\begin{cases}S_{\text{A}}&{\text{สำหรับ}}~20<S_{A}<80,\\S_{\text{D}}+50&{\text{สำหรับ}}~30<S_{D}<85,\end{cases}}}$

โดยที่SAคือค่าความแข็งแบบ ASTM D2240 ประเภท A, _D คือค่าความแข็งแบบ ASTM D2240 ประเภท D และE คือค่าโมดูลัสของยัง ₍ Young's modulus) ในหน่วย MPa

• สิทธิบัตรสหรัฐอเมริกาเลขที่ 1770045 , AF Shore, "เครื่องมือวัดความแข็งของวัสดุ", ออกให้เมื่อวันที่ 8 กรกฎาคม 1930 
• สิทธิบัตรสหรัฐอเมริกาหมายเลข 2421449ของ JG Zuber เรื่อง "เครื่องมือวัดความแข็ง" ออกให้เมื่อวันที่ 3 มิถุนายน 1947 

• การทดสอบความแข็งแบบบริเนลล์  – มาตราความแข็งแบบบริเนลล์
• บลูม (การทดสอบ)  – การทดสอบเพื่อวัดความแข็งแรงของเจล
• การทดสอบความแข็งแบบ Knoop  – การทดสอบความแข็งเชิงกล
• การทดสอบความแข็งแบบรีบาวน์ของลีบ  – วิธีการทดสอบความแข็งของโลหะหน้าเว็บที่แสดงคำอธิบายสั้น ๆ ของเป้าหมายการเปลี่ยนเส้นทาง
• การทดสอบความแข็งแบบร็อคเวลล์  – มาตราความแข็ง
• การทดสอบความแข็งแบบวิคเกอร์  – การทดสอบความแข็ง

• ตารางเปรียบเทียบ
• คู่มืออ้างอิง
• Растеряев Ю.К., Агальцов Г.Н. Связь между твёрдостью и модулем упругости резин (การเชื่อมต่อระหว่างความแข็งและโมดูลัสของเหงือก)
• ตัวแปลงค่าความแข็งชอร์
• เครื่องทดสอบความแข็งแบบดิจิทัล Shore - Caltech อินเดีย
• เครื่องทดสอบความแข็ง Shore - Caltech อินเดีย