ASTM D2240: dureza Shore A e D, como é medida

Resposta rápida: a ASTM D2240 mede a dureza Shore pela penetração de um durômetro, numa leitura de 0 a 100: escala A para materiais macios, escala D para os mais duros. A Shore A é acreditada na Labmor.

A dureza Shore é o ensaio mais rápido que existe para conferir se a borracha de uma vedação, de um coxim ou de um protetor de chicote é a que o desenho pede. Por isso ela aparece em quase todo plano de validação de peça de elastômero: na aprovação da amostra inicial, no recebimento de lote e, principalmente, antes e depois dos envelhecimentos, quando a variação de dureza mostra se o material endureceu ou amoleceu com o calor.

O que a ASTM D2240 mede

O durômetro é um instrumento com uma ponta (o indentador) empurrada por uma mola calibrada. Quando o pé do instrumento é apoiado sobre a superfície, a ponta afunda no material até a força da mola se equilibrar com a resistência do material. O mostrador converte essa penetração em um número:

• 0 corresponde à penetração máxima (o material não resistiu);
• 100 corresponde a penetração nula.

Não há unidade física. O número só tem sentido junto com a escala: "70 Shore A" e "70 Shore D" são materiais muito diferentes.

Shore A ou Shore D: qual escala usar

A norma descreve vários tipos de durômetro. Os dois mais pedidos em peças automotivas e industriais são:

A regra prática vem da ISO 7619-1, a norma internacional equivalente: se a leitura em Shore A passa de 90, mude para a escala D; se a leitura em Shore D fica abaixo de 20, volte para a A. A própria ASTM D2240 avisa que leituras abaixo de 10 ou acima de 90 não são confiáveis. Fora dessas faixas o instrumento perde resolução.

Não existe conversão exata entre as escalas A e D, nem entre Shore e a dureza IRHD (ISO 48): as duas normas dizem que não há relação simples entre um tipo de durômetro e outro. Tabelas de "equivalência" circulam, mas servem só como orientação; a especificação deve dizer qual escala vale.

Como o ensaio é feito

1. Condicionamento: a amostra fica na temperatura e umidade de laboratório definidas pela norma antes da medição, porque a dureza de um elastômero muda com a temperatura.
2. Espessura: a norma pede pelo menos 6 mm, para que a base rígida embaixo da amostra não "apareça" na leitura. Quando a peça é fina, é permitido empilhar camadas, sabendo que o resultado pode diferir do de uma peça maciça.
3. Posicionamento: a leitura é feita a pelo menos 12 mm das bordas e com distância mínima entre um ponto e outro; o pé do durômetro precisa assentar inteiro e paralelo à superfície.
4. Tempo de leitura: a ASTM D2240 lê em até 1 segundo após o contato, ou no tempo combinado entre as partes; a ISO 7619-1 usa 3 s para borracha vulcanizada e 15 s para elastômero termoplástico, e muitas especificações de montadora pedem outro. Como o elastômero continua cedendo, a leitura com tempo maior é menor, e o tempo precisa constar no relatório.
5. Resultado: são feitas várias leituras em pontos diferentes e o relatório traz a mediana, a escala e o tempo de leitura.

O uso de um suporte que aplica o durômetro com força e velocidade controladas reduz a influência do operador, que é a maior fonte de dispersão quando a medição é feita à mão.

Na peça ou em corpo de prova?

A Labmor trabalha com validação de produto pronto, e é assim que a D2240 costuma chegar ao laboratório: dentro do plano de ensaios de uma vedação, de um batente ou de um protetor plástico. Há dois caminhos:

• Medir na própria peça, quando ela tem uma região plana, com espessura suficiente e longe de bordas e cantos. É o caso de muitos coxins, batentes e tampas de borracha. O resultado reflete o material como ele foi processado, com a cura real da peça.
• Medir em corpo de prova, quando a geometria não permite (perfil fino, lábio de vedação, superfície curva). Aí a amostra é cortada da peça e empilhada, ou o fornecedor envia uma placa do mesmo composto, vulcanizada nas mesmas condições.

Os dois resultados podem não coincidir, e por isso o relatório precisa dizer onde a dureza foi medida. Quando a especificação da montadora define o ponto de medição na peça, ele é seguido.

Dureza antes e depois do envelhecimento

O uso mais valioso da dureza Shore no plano de validação não é o número isolado, mas a variação. As especificações de borracha costumam pedir:

• dureza inicial dentro da tolerância do desenho;
• dureza depois de envelhecimento em estufa (por exemplo, pela ASTM D573) dentro de uma variação máxima em pontos Shore;
• dureza depois de imersão em fluidos (óleo, combustível, líquido de arrefecimento).

Um composto que endurece demais no calor perde a capacidade de vedar; um que amolece pode extrudar. A dureza mostra isso em poucos minutos, e os ensaios de tração pela ASTM D412 e de deformação permanente completam o quadro. Para o calor, veja também os ensaios climáticos de altas temperaturas.

Erros comuns na especificação

• Não dizer a escala ("dureza 70" sem A ou D).
• Não dizer o tempo de leitura, que muda o resultado em elastômeros macios.
• Pedir Shore A em material acima de 90, onde a escala satura.
• Comparar medição na peça com medição em placa sem dizer que são coisas diferentes.
• Converter Shore em IRHD por tabela e tratar como resultado de ensaio.

Acreditação e experiência da Labmor

A Labmor é acreditada pela Cgcre/Inmetro na ABNT NBR ISO/IEC 17025 (CRL 1521) e a determinação da dureza Shore A pela ASTM D2240 faz parte do escopo acreditado, na faixa de 10 a 90 Shore A. Desde 2015 a ASTM D2240 aparece em mais de 50 projetos do laboratório, a maior parte em borrachas, vedações e juntas, seguida de plásticos e de revestimentos de bancos. Outros ensaios de bancada da mesma área estão em Ensaios Físicos.