Cos’è la durezza “Shore”? Leave a comment

“Che durezza monto?” è una delle domande più frequenti quando si sostituisce un O-Ring o un paraolio. La risposta passa dalla scala Shore: capirla evita di scegliere una tenuta troppo morbida che estrude o troppo dura che non sigilla.

Cos’è la durezza Shore e perché conta in una tenuta

La durezza Shore misura la resistenza di un materiale alla penetrazione di un puntale sotto carico: più il materiale è duro, meno il puntale affonda, più alto è il valore. Per una guarnizione non è un dato estetico ma funzionale. Una gomma più morbida si adatta meglio alle imperfezioni della sede e sigilla a bassa pressione; una gomma più dura resiste meglio all’estrusione quando la pressione sale, ma richiede finiture superficiali migliori per tenere.

La scala Shore A e quando serve la Shore D

Per gli elastomeri di tenuta si usa quasi sempre la scala Shore A, pensata per le gomme. I valori tipici delle guarnizioni si concentrano tra 50 e 90 Shore A, con il 70 Shore A come standard di riferimento per la maggior parte di O-Ring e paraoli.

• 40–60 Shore A: gomme morbide, tenuta a bassa pressione, buon adattamento su superfici non perfette.
• 70 Shore A: il compromesso standard tra sigillatura e resistenza meccanica.
• 80–90 Shore A: gomme dure per alte pressioni, dove serve resistenza all’estrusione (spesso con anelli anti-estrusione).

La scala Shore D entra in gioco solo con materiali rigidi come il PTFE o i tecnopolimeri: usare la Shore A su questi materiali non ha senso perché il puntale non affonda a sufficienza.

Come si misura: durometro e metodo IRHD

La misura si fa con un durometro Shore appoggiato sulla superficie del pezzo. Il valore va letto su uno spessore adeguato (in genere almeno 6 mm) e lontano dai bordi, altrimenti la lettura è falsata verso il basso. Per i pezzi piccoli come gli O-Ring di sezione ridotta si preferisce il metodo IRHD micro, che usa un puntale più piccolo e dà valori confrontabili ma più affidabili su geometrie curve.

Che durezza scegliere per paraoli, O-Ring e guarnizioni

La scelta dipende da pressione, gioco di accoppiamento e finitura:

• O-Ring in bassa pressione: 70 Shore A è quasi sempre corretto.
• O-Ring in alta pressione o con giochi ampi: passare a 80–90 Shore A per evitare che la gomma venga spinta nel gioco (estrusione).
• Labbro di un paraolio: la durezza è calibrata dal costruttore in funzione della velocità dell’albero; conta di più scegliere il materiale (NBR, FKM) corretto per fluido e temperatura.
• Guarnizioni statiche piatte: durezze più basse aiutano la tenuta a serraggi contenuti.

Durezza, compression set e temperatura

La durezza non va letta da sola. Con il calore la gomma tende a indurire e a perdere elasticità: è il fenomeno del compression set, cioè la deformazione permanente dopo compressione prolungata. Una mescola con durezza corretta a freddo può diventare inservibile se lavora costantemente oltre il proprio limite termico. Per questo, quando la temperatura è il vincolo principale, si sceglie prima il materiale (FKM per il caldo, NBR per l’uso generale) e poi si affina la durezza.

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Durezza e pressione di esercizio

Il legame tra durezza e pressione è diretto. Man mano che la pressione sul sistema cresce, una gomma morbida tende a essere spinta nel gioco tra le parti accoppiate: è l’estrusione, che rovina il bordo della guarnizione e ne provoca il cedimento. Aumentare la durezza (verso 80–90 Shore A) riduce il fenomeno, ma non basta da sola: nelle applicazioni ad alta pressione si aggiungono anelli anti-estrusione (back-up ring) in materiale rigido, che chiudono il gioco e proteggono l’O-Ring. La durezza va quindi scelta insieme al gioco di accoppiamento e alla finitura delle sedi, non isolatamente.

Errori comuni nella lettura della durezza

Diverse letture sbagliate portano a scelte errate. Misurare su uno spessore insufficiente restituisce un valore più basso del reale, perché il puntale sente il piano d’appoggio sottostante. Leggere troppo vicino al bordo o su una superficie curva falsa il dato. Infine, la durezza va confrontata alla stessa temperatura: una gomma misurata a freddo può comportarsi diversamente in esercizio, quando il calore la irrigidisce. Per i pezzi piccoli il metodo IRHD micro resta il più affidabile, mentre per confronti tra forniture conviene fissare sempre le stesse condizioni di prova.

Durezza nelle guarnizioni statiche e dinamiche

Il contesto cambia la scelta. In una tenuta statica (due parti ferme, serrate tra loro) una durezza più bassa aiuta la gomma a riempire le microasperità e a sigillare anche con serraggi contenuti. In una tenuta dinamica (albero o stelo in movimento) serve invece un compromesso: troppo morbida si consuma e trascina, troppo dura aumenta l’attrito e scalda. Per questo i costruttori calibrano la durezza del labbro dei paraoli in funzione della velocità periferica dell’albero, e su O-Ring dinamici si resta spesso intorno ai 70 Shore A salvo esigenze di pressione. Comunicare al fornitore se l’applicazione è statica o dinamica, oltre a pressione e temperatura, è il modo più rapido per ricevere la mescola corretta al primo colpo.

Come si correlano Shore A, IRHD e Shore D

Sulle gomme da tenuta si usano tre scale che spesso generano confusione. La Shore A è lo standard per gli elastomeri morbidi e copre in pratica tutto il campo delle guarnizioni, da circa 40 a 90 punti. L’IRHD (International Rubber Hardness Degrees) dà valori numericamente vicini alla Shore A sulle mescole standard, ma è più affidabile su pezzi piccoli e su O-Ring di sezione ridotta, dove il durometro Shore fatica a leggere correttamente. La Shore D entra in gioco solo oltre i 90 Shore A: si usa per poliuretani rigidi, anelli anti-estrusione e componenti tecnici a base plastica. Regola pratica: sotto 90 A si ragiona in Shore A o IRHD, sopra si passa alla Shore D.

Durezza consigliata per applicazione: schema rapido

Come riferimento operativo: paraoli rotanti tipicamente 70-75 Shore A, per un contatto costante del labbro senza attrito eccessivo; O-Ring statici 70 Shore A, il valore che meglio compensa le tolleranze della cava; O-Ring dinamici 80-90 Shore A per resistere all’estrusione in pressione; guarnizioni idrauliche in poliuretano 90-95 Shore A (o Shore D bassa) dove abrasione e pressione sono elevate; guarnizioni alimentari in silicone o EPDM spesso 50-70 Shore A per privilegiare la sigillatura morbida. Questi valori non sono dogmi ma punti di partenza: pressione, temperatura e finitura della sede spostano la scelta.

Durezza e finitura dell’albero: il legame che si trascura

Una mescola più dura richiede una pista più liscia. Un paraolio a 85-90 Shore A montato su un albero con rugosità troppo alta tende a segnare e a perdere per micro-fughe, perché il labbro rigido non si adatta ai solchi. Viceversa una mescola morbida perdona finiture peggiori ma si usura prima. È lo stesso motivo per cui, in campo agricolo, un albero ripristinato con boccola o ravvivato a mola va sempre abbinato alla durezza corretta: nella mietitura, con l’olio caldo e i cicli lunghi, un accoppiamento durezza-finitura sbagliato produce trafilamenti già nella prima stagione.

Durezza e compression set: perché una gomma “giusta” può cedere

La durezza fotografa il materiale a freddo e a riposo, ma una guarnizione lavora sotto schiacciamento e a temperatura. Qui entra il compression set, ovvero la deformazione permanente che la gomma conserva dopo essere stata compressa a lungo. Due mescole con la stessa Shore A possono comportarsi in modo opposto: quella con compression set elevato, dopo qualche mese a caldo, non recupera più lo spessore e smette di sigillare pur avendo la durezza “corretta”. Per questo su applicazioni gravose conviene chiedere al fornitore, oltre alla durezza, il dato di compression set alla temperatura di esercizio: è spesso il vero discriminante tra un FKM di qualità e uno economico.

Come misurare in officina senza sbagliare lettura

Per una lettura attendibile con il durometro servono tre accortezze: spessore del campione di almeno 6 mm (o pezzi sovrapposti), superficie piana e appoggio su base rigida, e lettura entro pochi secondi perché la gomma “cede” progressivamente sotto la punta. Su O-Ring di piccola sezione il valore Shore risulta quasi sempre falsato verso l’alto: in quel caso il metodo IRHD micro è l’unico corretto. Annotare durezza, temperatura del pezzo e punto di misura evita confronti sbagliati tra un ricambio e l’originale, soprattutto quando si valuta una sostituzione cross-brand.

Durezza nel tempo: invecchiamento e stagionalità

La durezza non è un valore fisso per tutta la vita della guarnizione. Con l’esposizione a calore, ozono e fluidi aggressivi la gomma tende a indurire progressivamente: un labbro nato a 72 Shore A può superare gli 85 dopo stagioni di lavoro, perdendo elasticità e capacità di seguire l’albero. È il meccanismo dietro molte perdite “improvvise” a fine estate su mietitrebbie e atomizzatori, dopo cicli lunghi con olio caldo. Programmare la sostituzione a inizio campagna, con una mescola adatta alla temperatura reale di esercizio, è più economico del fermo macchina in piena mietitura o vendemmia.