Dilatometro
Dilatometro (DIL) - Misurazione precisa dell'espansione termica dei materiali
I dilatometri permettono di determinare con esattezza l’espansione lineare termica espansione lineare termica di solidi, polveri o campioni in condizioni di temperatura definite. Attraverso la registrazione precisa delle variazioni di lunghezza possono essere transizioni di fase, i processi di sinterizzazione e altre proprietà termiche del materiale possono essere analizzate in modo affidabile: un fattore decisivo per la ricerca, il controllo qualità e lo sviluppo dei materiali.
Dal 1957 sviluppiamo e produciamo dilatometri per un’ampia gamma di esigenze: da dispositivi compatti da laboratorio a sistemi ad alta temperatura per strutture di ricerca e applicazioni industriali. Sia che si tratti di materiali metallici, ceramica, occhiali, polimeri o materiali compositi – la soluzione giusta è disponibile per ogni settore, per ogni intervallo di temperatura e per ogni applicazione.
Nelle nostre brochure troverai una panoramica di tutti i modelli. Saremo inoltre lieti di consigliarti individualmente per trovare il sistema ottimale per le tue attività di misurazione.
I nostri dispositivi sono conformi a standard internazionali come ASTM D696, ASTM E2550, ASTM E228, ASTM E831, ASTM E1131, ASTM D3175, ASTM D3850, ASTM D6370, ASTM D6375, ISO/DIS 9924, ISO 11358, DIN EN ISO 11359 e garantiscono risultati riproducibili e conformi agli standard.
I nostri migliori dilatometri per la massima precisione
Tutti i dilatometri in un colpo d'occhio
La dilatometria è uno dei metodi più importanti per determinare l’espansione lineare termica dei materiali. Fornisce informazioni fondamentali sulle transizioni di fase, sui processi di sinterizzazione, sulle temperature di transizione vetrosa e sui cambiamenti strutturali sotto l’influenza della temperatura.
Dal 1957 Linseis ha sviluppato e prodotto una delle serie più complete di dilatometri ( DIL ). dilatometri (DIL) a livello mondiale. I sistemi consentono di misurare con alta precisione e in modo automatizzato le variazioni di lunghezza di solidi, polveri, paste e liquidi nell’intervallo di temperatura compreso tra -263 °C a 2800 °C.
Variabili misurate e applicazioni:
- Determinazione del coefficiente di espansione termica (CTE)
- Espansione termica lineare (ΔL)
- Temperature di sinterizzazione e fasi di sinterizzazione
- Determinazione della transizione vetrosa (Tg)
- Transizioni di fase
- Ottimizzazione dei processi di cottura
- Variazioni di volume
- Sinterizzazione a velocità controllata (RCS)
- Decomposizione
- Variazione di densità
ā – coefficiente di espansione medio
L₀ – lunghezza iniziale del campione
ΔL – variazione della lunghezza
ΔT – variazione della temperatura
Calcolo del coefficiente di espansione termica
Il risultato di una misurazione dilatometrica è la variazione di lunghezza di un campione in funzione della temperatura e del tempo.
Il coefficiente di espansione medio (ā) è il risultato di un’analisi di un campione. coefficiente di espansione media (ā) descrive quanto un materiale si espande o si contrae con una certa variazione di temperatura.
Si ottiene dal rapporto tra la variazione relativa della lunghezza e la variazione di temperatura e si calcola con la seguente equazione:
La misurazione viene effettuata inserendo un campione a forma di asta nel portacampione e collegandolo al sistema di misurazione della lunghezza tramite lo stantuffo del sensore.
Durante le velocità di riscaldamento o raffreddamento definite, il sistema registra la variazione della lunghezza del campione in modo preciso e continuo.
Questo permette di misurare L’espansione termica, le transizioni di fase, le temperature di transizione vetrosa e i processi di sinterizzazione possono essere analizzati in modo affidabile. analizzati in modo affidabile.
Varianti di dilatometro e principi di progettazione
Allineamento orizzontale
I dilatometri con design orizzontale sono caratterizzati da un design semplice e robusto e da un interessante rapporto qualità-prezzo.
Sono la scelta ideale per le medie temperature e consentono una comoda gestione dei campioni e un loro rapido cambio.
Inoltre, è possibile realizzare sistemi personalizzati per campioni più grandi, per coprire applicazioni speciali o geometrie insolite.
Allineamento verticale
I dilatometri ad allineamento verticale funzionano secondo il principio dell’attrito zero, in cui il campione è in contatto solo con il fine corsa e l’asta di spinta – per la massima precisione di misurazione senza perdite per attrito meccanico.
A seconda della configurazione, è possibile integrare fino a tre forni per coprire l’intera gamma di temperature da -180 °C a 2800 °C. Questo rende i sistemi verticali adatti sia alle basse che alle altissime temperature. Questo rende i sistemi verticali adatti sia alle basse che alle altissime temperature.
Un altro vantaggio è l’aumento della produzione di campioni:
Un forno caldo può essere avviato automaticamente mentre un forno freddo è già pronto per la misurazione successiva: questo accelera notevolmente il processo di cambio.
L’orientamento del forno può essere regolato a seconda dell’applicazione:
A basse temperature, la stufa è posizionata in basso (il vano di misurazione è in alto) per garantire un accesso ottimale al gas, dato che l’aria fredda scende verso il basso.
Alle alte temperature, il forno viene posizionato in alto (la camera di misurazione in basso) in modo che l’aria calda fluisca verso l’alto e l’area del sensore rimanga termicamente sollevata.
I sistemi verticali offrono anche un ingombro ridotto e minimizzano le esigenze di spazio in laboratorio.
Sono disponibili in diverse versioni: come dilatometri singoli, differenziali/doppi o quattro per misurare uno, due o quattro campioni contemporaneamente.
Misurazione possibile
Misurazione possibile
Misurazione non possibile
| Device | Coefficient of thermal expansion (CTE) | Defined atmospheres | High-temperature range | Multiple measurements | Deformation/ Quenching | Non-contact measurement (sintering) | Calculated DTA | Relative density (density determination) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| DIL L75 Horizontal |  | | | |  |  | | |
| DIL L75 Vertical | | | | | | | | |
| DIL L76 Horizontal | | | | | | | | |
| DIL L74 HM | | | | | | | | |
| DIL L74 OD | | | | | | | | |
| DIL L78 | | | | | | | | |
| DIL L70 HP | | | | | | | | |
| DIL L75 Quattro | | | | | | | | |
Estensioni
Per ottimizzare le prestazioni dei dilatometri, sono disponibili diversi add-on e moduli di espansione. moduli aggiuntivi e di espansione sono disponibili. Questi permettono di personalizzare il sistema di misurazione in base a specifiche applicazioni, materiali o condizioni di processo.
Attraverso controlli aggiuntivi del gas è possibile impostare con precisione atmosfere definite come aria, vuoto o gas inerte, ideali per campioni sensibili all’ossidazione o reattivi.
Sensori di forza e unità di carico estendono la misurazione a parametri termomeccanici come la pressione o il comportamento di deformazione.
estensioni ottiche o laser possono essere utilizzate per registrare le variazioni di lunghezza senza contatto e con un’alta risoluzione.
Altri componenti aggiuntivi, come i cambiacampioni automatici, i dispositivi di sicurezza e di calibrazione o i moduli software per l’analisi dei dati. moduli software per l’analisi dei dati aumentano l’efficienza, la sicurezza e la riproducibilità delle misurazioni.
Ciò significa che i dilatometri Linseis possono essere configurati individualmente, per la massima flessibilità nella ricerca, nello sviluppo e nel controllo qualità.
Sei interessato a un dispositivo di misurazione dilatometrica ?
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I tuoi vantaggi - Caratteristiche uniche dei dilatometri Linseis
Linseis definisce da decenni gli standard della dilatometria.
I nostri sistemi combinano la massima precisione, la flessibilità modulare e l’innovazione tecnica, per risultati affidabili nella ricerca, nello sviluppo e nel controllo qualità.
1. Dilatometro verticale ad attrito zero
Il design verticale con montaggio del campione senza attrito (“zero friction design”) garantisce la massima precisione di misurazione, anche a temperature fino a 2800 °C.
Il sistema di misurazione rimane termicamente stabile, il degassamento viene dissipato in modo ottimale e i risultati sono riproducibili a lungo termine.
2. sistema multiforno e quattro
Grazie alla possibilità di combinare fino a tre forni e di misurare quattro campioni contemporaneamente, i dilatometri Linseis offrono la massima flessibilità e produttività.
Questa combinazione unica aumenta la produttività di molte volte: è l’ideale per misurazioni in serie, confronti tra materiali o ottimizzazione dei processi.
3. sistemi di misura ibridi e interferometri di Michelson
Che si tratti della classica dilatometria ad asta di spinta o della tecnologia laser ad alta risoluzione, Linseis copre tutti i principi di misurazione.
La combinazione della tecnologia LVDT e dell’encoder ottico consente di effettuare misurazioni assolute e a bassa manutenzione senza materiale di riferimento: un punto di forza unico sul mercato.
Perché Linseis - La differenza nella dilatometria
A lungo termine Investimento con valore aggiunto
Linseis punta non solo sulla precisione, ma anche su un valore aggiunto sostenibile per l’intero ciclo di vita.
I nostri sistemi offrono i costi operativi più bassi della categoria, grazie a componenti durevoli e che richiedono poca manutenzione, a un design robusto e a una manutenzione intelligente del software.
Meno chiamate di assistenza, tempi di inattività più brevi e aggiornamenti continui da remoto assicurano la massima disponibilità del sistema e una sicurezza per il futuro, per decenni.
Soluzioni personalizzate Soluzioni – flessibilità come standard
Ogni attività di misurazione è unica: per questo Linseis non produce dispositivi standard, ma sistemi personalizzati su misura per la tua applicazione.
Che tu abbia bisogno di un forno speciale, di sensori particolari, di un intervallo di temperatura più ampio o di un’integrazione software specifica per il cliente, il nostro team di ingegneri esperti sviluppa soluzioni che si adattano perfettamente alle tue esigenze.
Con la nostra architettura di prodotto modulare, la personalizzazione diventa standard – in modo rapido, preciso e affidabile.
Pionieri tecnologici e forza innovativa dal 1957
Da oltre sei decenni Linseis è leader tecnologico nell’analisi termica.
Grazie al più alto livello di produzione interna del settore e a un eccellente reparto R&D, l’azienda sviluppa sistemi che stabiliscono nuovi standard in termini di precisione, stabilità e flessibilità.
Dalla progettazione meccanica all’elettronica e al software, ogni componente fondamentale è sviluppato internamente – per una strumentazione tecnologicamente perfetta e di precisione assoluta “Made in Germany.”
Competenza nel software ai massimi livelli
Con la nuova suite software LiEAP, Linseis ridefinisce lo standard dell’analisi termica.
Modulare nel design, intuitivo nell’uso e dotato di funzioni di valutazione e remote all’avanguardia, garantisce la massima efficienza, trasparenza e controllo in ogni fase del processo.
Aree di applicazione della dilatometria
Domande frequenti sulla dilatometria
Qual è la differenza tra un dilatometro e un TMA?
Un dilatometro misura le variazioni dimensionali assolute (ΔL) di un campione in funzione della temperatura o del tempo, in genere con un carico meccanico minimo.
Un analizzatore termomeccanico (TMA), invece, esercita una forza definita sul campione e ne registra la deformazione. Oltre alle variazioni di lunghezza indotte termicamente, vengono registrati anche gli effetti del comportamento viscoelastico o plastico.
La dilatometria è quindi ideale per le indagini sull’espansione termica, il ritiro e il comportamento di sinterizzazione, mentre la TMA si concentra sulla deformazione meccanica sotto carico.
Oltre alle classiche misurazioni di compressione e penetrazione, il TMA può lavorare anche in tensione. Questo metodo permette di analizzare con precisione i materiali che si allungano quando vengono riscaldati o sottoposti a sollecitazioni meccaniche. In questo modo è possibile studiare l’elasticità, il comportamento di creep e l’espansione termica in condizioni realistiche: l’ideale per polimeri, pellicole e materiali compositi.
Quali sono i vantaggi e gli svantaggi dei dilatometri verticali e orizzontali?
Entrambi i design presentano vantaggi specifici e vengono scelti a seconda dell’applicazione.
I dilatometri orizzontali convincono per il loro design semplice e robusto, per la distribuzione omogenea della temperatura nella camera del campione e per la comodità di manipolazione del campione. Sono particolarmente adatti per applicazioni standard nell’intervallo di temperatura medio e sono considerati una soluzione economica per le analisi di routine.
I dilatometri verticali, invece, offrono la massima precisione e stabilità di misurazione, soprattutto alle alte temperature. Il cosiddetto design a zero attrito (il campione è in contatto solo con il fine corsa e l’asta di spinta) elimina le influenze meccaniche e le perdite per attrito, il che porta a risultati particolarmente riproducibili. Inoltre, il calore sale verso l’alto, il che significa che il sistema di misurazione rimane termicamente stabile. Un ulteriore vantaggio si riscontra negli studi sulla sinterizzazione: con l’allineamento verticale, la probabilità che il campione si attacchi al portacampioni è significativamente inferiore, il che consente di effettuare misurazioni precise e prive di interferenze.
I sistemi verticali consentono inoltre di utilizzare più forni (ad esempio, forni a bassa e ad alta temperatura) e quindi di coprire un intervallo di temperature più ampio, fino a 2800 °C.
Nel complesso, i sistemi orizzontali sono ideali per le misurazioni di routine e standard, mentre i dilatometri verticali mostrano i loro punti di forza quando si tratta di massima precisione, temperature estreme e applicazioni complesse.
Quali sono i vantaggi del laser DIL L75 (laser DIL L73) rispetto ai sistemi convenzionali?
Il Laser DIL L75 (Laser DIL L73) utilizza l’interferometria laser per misurare le variazioni assolute di lunghezza senza l’applicazione di forza.
Questo evita gli errori dovuti all’attrito, all’isteresi o alla deriva, consentendo una risoluzione sub-nanometrica (fino a 0,3 nm) e un’eccellente riproducibilità, anche con campioni riflettenti o sensibili.
Qual è la differenza tra un dilatometro laser e uno con encoder ottico?
L’encoder ottico funge da metodo di rilevamento sull’asta di spinta e misura lo spostamento relativo utilizzando la luce riflessa e il contatto meccanico. Questa tecnica consente di rilevare con precisione la variazione di lunghezza tra il campione e il riferimento in base al movimento dell’asta di spinta.
Un dilatometro laser, invece, determina l’espansione assoluta direttamente dallo spostamento di fase di interferenza dei raggi laser coerenti. Questo garantisce la massima precisione, l’assenza di usura meccanica e la non necessità di standard di calibrazione.
Quali sono i requisiti più importanti per la preparazione dei campioni?
I campioni devono avere una superficie liscia e parallela e dimensioni ben definite per ottenere risultati riproducibili.
Il laser DIL L75 (DIL L73), ad esempio, consente di realizzare geometrie flessibili con una lunghezza fino a 50 mm e un diametro fino a 7 mm. Grazie al principio del laser senza contatto, anche le superfici riflettenti o non riflettenti possono essere analizzate senza modifiche.
Quali tipi di rilevatori vengono utilizzati per misurare le variazioni di lunghezza nei dilatometri?
I sistemi convenzionali utilizzano sensori LVDT (Linear Variable Differential Transformer) o encoder ottici.
I dilatometri ottici sono dotati anche di una telecamera integrata che registra visivamente il movimento del campione e consente quindi un controllo e una documentazione precisi del processo di misurazione.
I dilatometri laser, invece, utilizzano rilevatori interferometrici che misurano gli spostamenti di fase della luce con la massima precisione e quindi raggiungono una risoluzione molto più elevata rispetto ai sensori meccanici.
Quali sono i vantaggi e gli svantaggi dei diversi rilevatori (LVDT e encoder ottico)?
Nella dilatometria si utilizzano due sistemi di misurazione per registrare la variazione di lunghezza: i sensori LVDT e gli encoder ottici.
I sensori LVDT (Linear Variable Differential Transformer) sono robusti, precisi e richiedono poca manutenzione. Offrono una risoluzione molto elevata e sono insensibili alla polvere, alle vibrazioni o alle fluttuazioni di temperatura. Questo li rende particolarmente adatti per le misurazioni a lungo termine e ad alta temperatura, dove la stabilità meccanica è fondamentale.
Gli encoder ottici registrano la posizione assoluta del campione utilizzando un sistema di misurazione basato sulla luce. Ciò consente di determinare direttamente la lunghezza iniziale (L₀) quando il campione viene inserito, senza dover effettuare una misurazione separata. Inoltre, offrono un intervallo di misurazione più ampio, particolarmente vantaggioso nei processi di sinterizzazione con un elevato ritiro. Tuttavia, sono più sensibili alla contaminazione e talvolta richiedono una calibrazione.
Linseis combina entrambe le tecnologie in un sistema ibrido su richiesta, unendo così la precisione e la robustezza dell’LVDT alla flessibilità e alla misurazione assoluta dell’encoder ottico. In questo modo è possibile sfruttare in modo ottimale i vantaggi di entrambi i sistemi.
Per quali applicazioni sono necessari i dilatometri a tempra?
I dilatometri per tempra sono utilizzati per studiare il comportamento termomeccanico degli acciai (metalli e leghe) durante i processi di trattamento termico reali.
Permettono di simulare con precisione i processi di riscaldamento, mantenimento e tempra e di misurare la variazione di lunghezza del campione in funzione della temperatura e del tempo.
Le applicazioni tipiche includono la determinazione delle temperature di trasformazione, l’analisi delle trasformazioni di fase (ad esempio austenite-martensite) e l’ottimizzazione dei parametri di trattamento termico nello sviluppo di acciai e materiali.
Questo permette di regolare in modo specifico le temperature di tempra e rinvenimento e le velocità di raffreddamento per ottenere le microstrutture e le proprietà meccaniche desiderate.
I dilatometri a tempra sono quindi particolarmente importanti per la ricerca, il controllo qualità e l’ottimizzazione dei processi in metallurgia, nel settore aerospaziale, nell’industria automobilistica e ovunque il comportamento termico dei materiali metallici sia fondamentale.
Qual è la differenza tra un dilatometro singolo e uno doppio?
La differenza tra un dilatometro singolo e uno doppio sta nel principio di misurazione e nel modo in cui vengono compensate le influenze ambientali.
Un dilatometro singolo misura la variazione assoluta della lunghezza di un singolo campione in funzione della temperatura e del tempo. È il modello classico e più comunemente utilizzato ed è ideale per le misurazioni standard e le applicazioni di routine.
Un dilatometro doppio (noto anche come dilatometro differenziale) funziona con due campioni che vengono misurati in parallelo nello stesso forno: un campione di riferimento e un campione di misurazione.
Questo permette di compensare direttamente le influenze sistematiche, come la deriva del forno o l’espansione termica del set-up. Questo porta a una maggiore precisione e riproducibilità, soprattutto per le misurazioni a lungo termine o per le variazioni di lunghezza molto piccole.
Per riassumere:
Dilatometro singolo → soluzione semplice e robusta per le analisi standard.
Dilatometro doppio → misurazioni più precise e compensate dalla deriva grazie alla guida di riferimento parallela – ideale per ricerche impegnative e misurazioni comparative.
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