杜氏硬度详解：工程师评估塑料与弹性体硬度指南

在任何项目初期，工程师和产品团队应花时间了解每种候选材料的力学规格。这不仅包括数据表中的物理、化学和力学性能，还包括材料在特定环境条件下的表现、耐用性等因素。考虑这些因素有助于产品团队在优化时间和成本效率的同时创造卓越产品。

使用塑料制造时，最重要的考量因素之一是杜氏硬度或肖氏硬度，它反映了给定材料的硬度。以下是工程师和产品团队应了解的关于这一重要测量的一切：

什么是杜氏硬度？

杜氏硬度是测量橡胶或塑料等材料硬度的标准化方法。硬度衡量塑料抵抗机械压痕或磨损导致变形的能力。

工程师可使用杜氏硬度计测试材料硬度。仪器外观像圆形轮胎压力计，一端延伸出校准弹簧上的针。测试杜氏硬度时，工程师将针抵住弹性体或塑料并施压。一旦针最大程度穿透材料，测量针在相应刻度上指示相应的杜氏硬度值。

虽然杜氏硬度可在0到100的刻度上测量，但它不是计量单位。它实际上是无量纲测量，意味着杜氏硬度数值衡量材料相对于使用同一杜氏硬度刻度测量的其他材料的软硬程度。数值越低表示塑料越软，数值越高表示塑料越硬。例如，90A聚氨酯管比70A聚氨酯管更硬。

发明不同肖氏硬度刻度是为了让工程师和产品团队能用一致、通用、可复现的参考讨论材料硬度。三种最常见的肖氏硬度刻度是肖氏00、肖氏A和肖氏D。肖氏00仅用于测量极软橡胶和凝胶，肖氏A测量从极软到硬的柔性橡胶，肖氏D仅用于测量硬橡胶和塑料。

产品团队应知：杜氏硬度不直接关联最终零件的柔韧性。它是刚度的间接测量，团队可借此快速了解材料的大致手感。团队还应知：不能比较不同肖氏硬度刻度上的材料。杜氏硬度数值相对于其特定刻度上的材料，意味着一个刻度上的给定硬度数值与另一个刻度上的相同数值无直接关系。

例如，肖氏00刻度上硬度约80的材料约等于铅笔橡皮硬度，但肖氏D刻度上测量值80的材料硬度相当于安全帽。显然，尽管数值相同，这些测量不等价，因此产品团队必须记住仅比较同一刻度上材料的硬度。

点击此处下载下方杜氏硬度图表副本。

杜氏硬度如何影响材料选择

评估弹性体或塑料时，工程师和产品团队应考虑产品的最终用途应用和项目需求。这些因素将帮助缩小潜在材料范围，并指示团队应关注哪个肖氏硬度刻度。例如，如果零件需长期支撑大量重量，团队应完全跳过肖氏00刻度，仅考虑肖氏A硬度刻度70-100范围和/或整个肖氏D硬度刻度范围内的材料。

工程师还应平衡期望硬度与成本等其他考量，以确定愿意做出的权衡。例如，较硬金属可能更昂贵或更难加工。为解决此问题，工程师可使用后处理硬化处理在保持加工易行性的同时达到更高杜氏硬度。

尽管如此，材料硬度并非唯一重要因素，硬度不一定代表强度或耐腐蚀性等其他性能。刚度和压缩模量测量比杜氏硬度能更准确地反映特定橡胶的密封性能。

为尽职调查并为特定需求选择最佳材料，产品团队除杜氏硬度外，还应针对密度、压缩力偏转、施加力、厚度等一系列力学性能评估选项。

注塑模具的杜氏硬度考量

材料硬度在模具工作中尤为重要。工程师必须选择模具橡胶，使其在固化后能轻松从模具中取出原模型和后续铸件——肖氏硬度将直接影响这一点。

例如，用70A杜氏硬度弹性体为在不同角度伸出的薄段零件制作模具是不明智的。70A杜氏硬度橡胶硬度相当于汽车轮胎，不提供提取此类精密零件所需的柔韧性，会导致断裂。肖氏A 30A或更低的弹性体可能足够柔韧适用此应用。

增材制造的杜氏硬度考量

使用增材制造技术时，产品团队考虑材料硬度也很重要。许多产品团队对增材制造材料不太熟悉，但如果您知道增材材料的杜氏硬度，可将其与注塑成型中使用的更传统塑料的杜氏硬度比较。这将给您一个大致性能预期和参考框架。

注意某些增材材料有两个杜氏硬度——即时杜氏硬度和五秒杜氏硬度。例如，使用Carbon数字光合成（DLS）™工艺生产的零件可能在固化前不按预期表现。使用家用打印机或内部制造的产品团队会注意到差异，但如果您与制造合作伙伴合作，无需担心材料的即时杜氏硬度，因为您只会看到最终产品。尽管如此，了解某些材料需额外固化和后处理才能达到最终杜氏硬度，因此初始测量会变化，这很好。

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总之，杜氏硬度是无量纲但标准化的测量，用于指示弹性体或塑料相对于同一刻度上其他弹性体或塑料的硬度。杜氏硬度越高材料越硬，但团队应小心不跨刻度比较材料，因为一个刻度上的给定数值与另一个刻度上的相同数值无直接关系。

工程师和产品团队应在材料选择中考虑杜氏硬度，特别是其应用有特定硬度或柔软度要求时。然而，仅评估肖氏硬度不足够。团队应仔细考虑所有相关设计和性能要求，以选择最合适的材料。经验丰富的制造合作伙伴可简化材料选择，简化整个产品开发过程。

在Fast Radius，我们专注于帮助产品团队确保最终产品满足需求。我们深知材料选择的关键性，与我们合作意味着获得我们在制造、工程和供应链方面的集体多年专业知识。通过与Fast Radius等经验丰富的制造合作伙伴合作，产品团队可使材料选择过程简单无忧，同时加速项目时间表并控制成本。立即联系我们开始。

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