Dilatometro
Dilatometro (DIL) - Misurazione precisa dell'espansione termica dei materiali
I dilatometri permettono di determinare con esattezza l’espansione termica lineare di solidi, polveri o campioni in condizioni termiche controllate. Attraverso la misura accurata delle variazioni di lunghezza, è possibile analizzare in modo affidabile transizioni di fase, i processi di sinterizzazione e altre proprietà termofisiche dei materiali: 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 istuti di ricerca e applicazioni industriali. Che si tratti di metalli, ceramiche, vetri, polimeri o materiali compositi, Linseis offre la soluzione ideale per ogni settore, intervallo di temperatura e applicazione.
Nelle nostre brochure troverai una panoramica completa di tutti i modelli. Il nostro team tecnico è a tua completa disposizione per una consulenza personalizzata, mirata a individuare la configurazione strumentale ottimale per le tue specifiche esigenze analitiche.
I nostri dispositivi sono conformi ai principali standard internazionali – tra cui 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 – garantendo la massima accuratezza e riproducibilità dei risultati.
I nostri dilatometri di punta per la massima precisione
Panoramica di tutti i dilatometri
Microscopio riscaldante DIL L74 HM
DIL L75 HP ad alta pressione (DIL HP L70)
La dilatometria è una delle tecniche fondamentali per determinare l’espansione termica lineare dei materiali. Fornisce informazioni cruciali su transizioni di fase, processi di sinterizzazione, temperature di transizione vetrosa e sulle modifiche strutturali indotte dalla temperatura.
Dal 1957, Linseis sviluppa e produce una delle gamme di dilatometri (DIL) più complete a livello mondiale. Questi sistemi consentono di misurare in modo automatizzato e ad altissima precisione le variazioni di lunghezza di solidi, polveri, paste e liquidi in un intervallo di temperatura compreso tra -263 °C e 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 un’analisi dilatometrica è la variazione di lunghezza di un campione espressa in funzione della temperatura e del tempo.
Il coefficiente di espansione termica lineare medio (ā) descrive l’entità dell’espansione o della contrazione di un materiale a fronte di una specifica variazione di temperatura. Tale valore si ottiene dal rapporto tra la variazione relativa di lunghezza e la variazione di temperatura, calcolandosi secondo la seguente equazione:
La misurazione si effettua inserendo un campione cilindrico o a parallelepipedo nel portacampioni, collegandolo al sistema di rilevamento della lunghezza tramite un’asta di spinta ad alta sensibilità.
Durante le rampe di riscaldamento o raffreddamento programmate, il sistema rileva la variazione dimensionale del campione in modo preciso e continuo. Ciò consente di determinare in modo estremamente affidabile l’espansione termica, le transizioni di fase, le temperature di transizione vetrosa e i processi di sinterizzazione
In questo modo è possibile determinare espansione termica, transizioni di fase, temperature di transizione vetrosa e processi di sinterizzazione in modo affidabile.
Configurazioni di dilatometri e principi costruttivi
Configurazione orizzontale
I dilatometri a sviluppo orizzontale si distinguono per un design semplice, robusto e per l’ottimo rapporto qualità-prezzo. Rappresentano la scelta ideale per intervalli di temperatura intermedi, facilitando l’alloggiamento dei provini e garantendo una sostituzione rapida degli stessi. Inoltre, la flessibilità del sistema permette di realizzare soluzioni su misura per campioni di grandi dimensioni, rispondendo ad applicazioni speciali o a geometrie non standard.
Configurazione verticale
I dilatometri a orientamento verticale operano secondo il principio dell’attrito zero (“zero-friction”). Il provino entra in contatto esclusivamente con il supporto terminale e con l’asta di spinta, garantendo la massima precisione metrologica ed eliminando qualsiasi perdita causata dall’attrito meccanico.
A seconda della configurazione, è possibile integrare fino a tre fornaci per coprire l’intero intervallo termico da –180 °C a 2800 °C. Questa caratteristica rende i sistemi verticali la soluzione ideale sia per analisi criogeniche sia per applicazioni a temperature estremamente elevate
Un ulteriore vantaggio risiede nella maggiore produttività: grazie alla configurazione multi-fornace, è possibile avviare un ciclo di misura caldo mentre una seconda unità è già pronta o in fase di raffreddamento. Questo approccio abbatte i tempi morti e accelera notevolmente la successione dei test.
L’orientamento della fornace può essere configurato in base alla specifica applicazione:
- A basse temperature: La fornace viene posizionata in basso (con la camera di misura in alto). Questa disposizione assicura un flussaggio e un accesso ottimale del gas di spurgo, assecondando la naturale discesa dei gas freddi.
- Ad alte temperature: La fornace viene posizionata in alto (con la camera di misura in basso). In questo modo, i moti convettivi del calore si sviluppano verso l’alto, garantendo che l’area sensibile del sensore rimanga termicamente isolata dal flusso termico principale.
I sistemi verticali si distinguono inoltre per il design compatto, riducendo al minimo lo spazio occupato in laboratorio. Sono disponibili in differenti configurazioni: modelli singoli, differenziali (doppi) o Quattro, consentendo l’analisi simultanea di uno, due o quattro campioni.
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 | | | | | | | | |
Moduli aggiuntivi ed estensioni hardware
Per ottimizzare le prestazioni dei dilatometri, sono disponibili differenti moduli aggiuntivi ed estensioni speciali che consentono di personalizzare la configurazione strumentale in base a specifiche applicazioni, materiali o condizioni di processo.
Grazie ai sistemi opzionali di dosaggio e controllo dei gas, è possibile regolare con precisione atmosfere controllate quali aria, vuoto o gas inerti, offrendo la soluzione ideale per l’analisi di campioni reattivi o sensibili all’ossidazione.
L’integrazione di sensori di forza e unità di carico amplia le capacità analitiche del sistema, includendo parametri termomeccanici quali il comportamento sotto carico o in deformazione. Inoltre, grazie alle estensioni ottiche o interferometriche laser, è possibile rilevare le variazioni dimensionali senza contatto e ad altissima risoluzione.
Ulteriori moduli opzionali come i sistemi di campionamento automatico, i dispositivi di sicurezza, i kit di calibrazione e le piattaforme software avanzate per l’analisi dei dati incrementano significativamente l’efficienza, la sicurezza e la riproducibilità di ogni sessione di misura.
I dilatometri Linseis offrono così una configurazione su misura, garantendo la massima flessibilità nei processi di ricerca, sviluppo e controllo qualità.
L40 GASSAFETY
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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
Linseis è un pioniere tecnologico nel campo dell’analisi termica da oltre sessant’anni.
Grazie al più alto tasso di produzione interna del settore e a un eccellente reparto di ricerca e sviluppo, vengono creati sistemi che stabiliscono nuovi standard in termini di precisione, stabilità e personalizzazione.
Dalla struttura meccanica all’elettronica e al software, ogni elemento centrale del sistema viene sviluppato internamente – per una tecnologia di misurazione tecnologicamente perfetta e precisa senza compromessi “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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