Dilatômetro
Dilatômetro (DIL) - Medição precisa da expansão térmica de materiais
Os dilatómetros permitem a determinação exacta da expansão linear térmica de sólidos, pós ou amostras sob condições de temperatura definidas. Através do registo preciso das alterações no comprimento podem ser transições de fase, processos de sinterização e outras propriedades térmicas do material podem ser analisadas de forma fiável – um fator decisivo para a investigação, controlo de qualidade e desenvolvimento de materiais.
Desde 1957 temos vindo a desenvolver e a fabricar dilatómetros para uma vasta gama de requisitos: desde dispositivos de laboratório compactos a sistemas de alta temperatura para instalações de investigação e aplicações industriais. Quer se trate de materiais metálicos, cerâmicos, vidros, polímeros ou materiais compostos – a solução certa está disponível para cada indústria, cada gama de temperaturas e cada aplicação.
Nas nossas brochuras encontra uma visão geral de todos os modelos. Também teremos todo o gosto em aconselhá-lo individualmente para encontrar o sistema ideal para as suas tarefas de medição.
Os nossos dispositivos cumprem as normas internacionais tais como 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 garante resultados reprodutíveis e em conformidade com as normas.
Os nossos melhores dilatómetros para uma precisão máxima
Todos os dilatómetros num relance
A dilatometria é um dos métodos mais importantes para determinar a expansão linear térmica dos materiais. Fornece informações fundamentais sobre transições de fase, processos de sinterização, temperaturas de transição vítrea e alterações estruturais sob a influência da temperatura.
Desde 1957 A Linseis tem vindo a desenvolver e a produzir uma das mais completas séries de dilatómetros (DIL) a nível mundial. Os sistemas permitem medições de alta precisão e automatizadas de alterações no comprimento de sólidos, pós, pastas e líquidos na gama de temperaturas de -263 °C a 2800 °C.
Variáveis medidas e aplicações:
- Determinação do coeficiente de expansão térmica (CTE)
- Expansão térmica linear (ΔL)
- Temperaturas de sinterização e fases de sinterização
- Determinação da transição vítrea (Tg)
- Transições de fase
- Otimização dos processos de cozedura
- Alterações de volume
- Sinterização com controlo de velocidade (RCS)
- Decomposição
- Alteração da densidade
ā – coeficiente de expansão médio
L₀ – comprimento inicial da amostra
ΔL – variação do comprimento
ΔT – variação da temperatura
Cálculo do coeficiente de expansão térmica
O resultado de uma medição com o dilatómetro é a variação do comprimento de uma amostra em função da temperatura e do tempo.
O coeficiente de expansão médio (ā) descreve o quanto um material se expande ou contrai com uma determinada variação de temperatura.
Resulta do rácio entre a variação relativa do comprimento e a variação de temperatura e é calculado utilizando a seguinte equação:
A medição é efectuada inserindo uma amostra em forma de haste no suporte de amostras e ligando-a ao sistema de medição de comprimento através do êmbolo do sensor.
Durante as taxas de aquecimento ou arrefecimento definidas, o sistema regista a alteração do comprimento da amostra de forma precisa e contínua.
Isto permite medir A partir de agora, é possível analisar de forma fiável a expansão térmica, as transições de fase, as temperaturas de transição vítrea e os processos de sinterização. analisa de forma fiável.
Variantes do dilatómetro e princípios de conceção
Alinhamento horizontal
Os dilatómetros com um design horizontal caracterizam-se por um design simples e robusto e por uma relação preço-desempenho atractiva.
São a escolha ideal para a gama de temperaturas médias e permitem um manuseamento conveniente das amostras e mudanças rápidas de amostras.
Além disso, podem ser implementados sistemas personalizados para amostras maiores, para cobrir aplicações especiais ou geometrias invulgares.
Alinhamento vertical
Os dilatómetros alinhados verticalmente funcionam de acordo com o princípio de fricção zero, no qual a amostra está apenas em contacto com o batente final e a haste de pressão – para uma precisão de medição máxima sem perdas por fricção mecânica.
Dependendo da configuração, podem ser integrados até três fornos para cobrir toda a gama de temperaturas de -180 °C a 2800 °C. Isto torna os sistemas verticais adequados tanto para temperaturas baixas como para temperaturas extremamente elevadas. Isto faz com que os sistemas verticais sejam adequados tanto para temperaturas baixas como para temperaturas extremamente elevadas.
Outra vantagem é o aumento da produção de amostras:
Um forno quente pode ser ligado automaticamente enquanto um forno frio já está pronto para a próxima medição – isto acelera significativamente o processo de mudança.
A orientação do forno pode ser ajustada consoante a aplicação:
A baixas temperaturas, o fogão está localizado na parte inferior (compartimento de medição na parte superior) para garantir um acesso ótimo ao gás, uma vez que o ar frio cai para baixo.
A altas temperaturas, o forno é posicionado na parte superior (câmara de medição na parte inferior) para que o ar quente flua para cima e a área do sensor permaneça termicamente aliviada.
Os sistemas verticais também ocupam pouco espaço e minimizam a necessidade de espaço no laboratório.
Estão disponíveis em diferentes versões – como dilatômetros simples, diferenciais/duplos ou quattro para medir uma, duas ou quatro amostras simultaneamente.
Medição possível
Medição possivelmente possível
Não é possível efetuar a medição
| 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 | | | | | | | | |
Extensões
Para otimizar o desempenho dos dilatómetros, estão disponíveis vários módulos adicionais e de expansão. módulos adicionais e de expansão estão disponíveis. Estes permitem que o sistema de medição seja personalizado para aplicações, materiais ou condições de processo específicos.
Através de controlos de gás adicionais atmosferas definidas como ar, vácuo ou gás inerte podem ser ajustadas com precisão – ideal para amostras sensíveis à oxidação ou reactivas.
Sensores de força e unidades de carga amplia a medição para incluir parâmetros termomecânicos, como pressão ou comportamento de deformação.
extensões ópticas ou baseadas em laser podem ser utilizadas para registar alterações no comprimento sem contacto e com elevada resolução.
Outros complementos, como trocadores automáticos de amostras, dispositivos de segurança e calibração ou módulos de software para análise de dados aumenta a eficiência, a segurança e a reprodutibilidade das medições.
Isto significa que os dilatómetros Linseis podem ser configurados individualmente – para máxima flexibilidade na investigação, desenvolvimento e garantia de qualidade.
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As tuas vantagens - Caraterísticas únicas dos dilatómetros Linseis
Há décadas que a Linseis estabelece padrões na dilatometria.
Os nossos sistemas combinam a máxima precisão, flexibilidade modular e inovação técnica – para resultados fiáveis na investigação, desenvolvimento e garantia de qualidade.
1. Dilatómetro vertical de fricção zero
O design vertical com montagem de amostras sem fricção (“design de fricção zero”) garante a máxima precisão de medição – mesmo a temperaturas até 2800 °C.
O sistema de medição mantém-se termicamente estável, a libertação de gases é dissipada de forma óptima e os resultados são reproduzíveis a longo prazo.
2. sistema multiforno e quattro
Com até três fornos que podem ser combinados e quatro amostras que podem ser medidas simultaneamente, os dilatômetros Linseis oferecem o máximo de flexibilidade e produtividade.
Esta combinação única aumenta o rendimento muitas vezes – ideal para medições em série, comparações de materiais ou otimização de processos.
3. Sistemas de medição híbridos e interferómetros Michelson
Quer seja a clássica dilatometria de haste ou a tecnologia laser de alta resolução – a Linseis cobre todos os princípios de medição.
A combinação da tecnologia LVDT e codificador ótico permite medições absolutas e de baixa manutenção sem material de referência – um ponto de venda único no mercado.
Porquê Linseis - A diferença na dilatometria
Longo prazo Investimento com valor acrescentado
Na Linseis, o foco não está apenas na precisão, mas também no valor acrescentado sustentável ao longo de todo o ciclo de vida.
Os nossos sistemas oferecem os custos operacionais mais baixos da sua classe – graças a componentes duráveis e de baixa manutenção, ao design robusto e à manutenção inteligente do software.
Menos chamadas de serviço, tempos de inatividade mais curtos e actualizações remotas contínuas garantem a máxima disponibilidade do sistema e a preparação para o futuro – durante décadas.
Personalizado Soluções – flexibilidade como padrão
Cada tarefa de medição é única – e é por isso que a Linseis não fabrica dispositivos padrão, mas sim sistemas personalizados adaptados precisamente à sua aplicação.
Quer necessite de um forno especial, sensores especiais, uma gama de temperaturas alargada ou integração de software específica para o cliente – a nossa experiente equipa de engenharia desenvolve soluções que correspondem perfeitamente aos seus requisitos.
Com a nossa arquitetura modular de produtos, a individualização torna-se padrão – de forma rápida, precisa e fiável.
Tecnologia interna desde 1957
A Linseis é pioneira tecnológica em análise térmica há mais de seis décadas.
Com a maior taxa de produção interna da indústria e o seu próprio departamento de I&D, a Linseis cria sistemas que estabelecem padrões de precisão, estabilidade e personalização.
Desde a estrutura mecânica até à eletrónica e ao software, todos os elementos centrais do sistema são desenvolvidos internamente – para equipamentos tecnologicamente perfeitos e intransigentemente precisos “Made in Germany”.
Conhecimentos de software ao mais alto nível
Com o novo conjunto de software LiEAP, a Linseis está a redefinir o padrão da análise térmica.
De conceção modular, utilização intuitiva e equipado com funções de avaliação e remotas de última geração, garante a máxima eficiência, transparência e controlo em cada etapa do processo.
Áreas de aplicação da dilatometria
Perguntas frequentes sobre dilatometria
Qual é a diferença entre um dilatómetro e um TMA?
Um dilatómetro mede as alterações dimensionais absolutas (ΔL) de uma amostra em função da temperatura ou do tempo, normalmente sob uma carga mecânica mínima.
Um analisador termomecânico (TMA), por outro lado, exerce uma força definida sobre a amostra e regista a sua deformação. Para além das alterações de comprimento induzidas termicamente, são também registados os efeitos do comportamento viscoelástico ou plástico.
A dilatometria é, portanto, ideal para investigações sobre a expansão térmica, a contração e o comportamento de sinterização, enquanto a TMA se concentra na deformação mecânica sob carga.
Para além das medições clássicas de compressão e penetração, o TMA também pode trabalhar sob tensão. Este método permite a análise precisa de materiais que se esticam quando aquecidos ou sujeitos a tensões mecânicas. Isto permite que a elasticidade, o comportamento de fluência e a expansão térmica sejam investigados em condições realistas – ideal para polímeros, películas e materiais compostos.
Quais são as vantagens e desvantagens dos dilatómetros verticais e horizontais?
Ambas as concepções têm as suas vantagens específicas e são selecionadas em função da aplicação.
Os dilatómetros horizontais impressionam pelo seu design simples e robusto, distribuição homogénea da temperatura na câmara de amostra e manuseamento conveniente da amostra. São particularmente adequados para aplicações padrão na gama de temperaturas médias e são considerados uma solução económica para análises de rotina.
Os dilatómetros verticais, por outro lado, oferecem a máxima precisão e estabilidade de medição, especialmente a altas temperaturas. O chamado design de fricção zero (a amostra está apenas em contacto com o batente final e a haste de pressão) elimina influências mecânicas e perdas por fricção, o que leva a resultados particularmente reprodutíveis. Além disso, o calor sobe para o topo, o que significa que o sistema de medição permanece termicamente estável. Uma outra vantagem pode ser observada em estudos de sinterização: no alinhamento vertical, a probabilidade de a amostra aderir ao suporte de amostras é significativamente menor, o que permite medições precisas e sem interferências.
Os sistemas verticais também permitem a utilização de vários fornos (por exemplo, fornos de baixa temperatura e de alta temperatura), cobrindo assim uma gama alargada de temperaturas até 2800 °C.
Em geral, os sistemas horizontais são ideais para medições de rotina e padrão, enquanto os dilatómetros verticais mostram os seus pontos fortes quando se trata de máxima precisão, temperaturas extremas e aplicações complexas.
Quais são as vantagens do laser DIL L75 (laser DIL L73) em relação aos sistemas convencionais?
O DIL L75 Laser (DIL L73 Laser) utiliza a interferometria laser para medir alterações absolutas no comprimento sem a aplicação de força.
Isto evita erros devidos a fricção, histerese ou deriva, permitindo uma resolução sub-nanométrica (até 0,3 nm) e uma excelente reprodutibilidade – mesmo com amostras reflectoras ou sensíveis.
Qual é a diferença entre um dilatómetro a laser e um dilatómetro com codificador ótico?
O codificador ótico serve como método de deteção na haste de impulso e mede o deslocamento relativo utilizando luz reflectida e contacto mecânico. Esta técnica permite a deteção precisa da alteração do comprimento entre a amostra e a referência com base no movimento da haste de impulso.
Um dilatómetro laser, por outro lado, determina a expansão absoluta diretamente a partir da mudança de fase de interferência de feixes laser coerentes. Isto garante a máxima precisão, sem desgaste mecânico e sem necessidade de padrões de calibração.
Quais são os requisitos mais importantes para a preparação de amostras?
As amostras devem ter uma superfície lisa e paralela e dimensões claramente definidas, de modo a obter resultados reprodutíveis.
O laser DIL L75 (laser DIL L73), por exemplo, permite geometrias flexíveis com um comprimento de até 50 mm e um diâmetro de até 7 mm. Graças ao princípio do laser sem contacto, mesmo as superfícies reflectoras ou não reflectoras podem ser analisadas sem modificações.
Que tipos de detectores são utilizados para medir as alterações de comprimento nos dilatómetros?
Os sistemas convencionais utilizam sensores LVDT (Linear Variable Differential Transformer) ou sensores codificadores ópticos.
Os dilatómetros ópticos também possuem uma câmara integrada que regista visualmente o movimento da amostra, permitindo assim um controlo preciso e a documentação do processo de medição.
Os dilatómetros laser, por outro lado, utilizam detectores interferométricos que medem as mudanças de fase da luz com a maior precisão e, assim, atingem uma resolução muito mais elevada do que os sensores mecânicos.
Quais são as vantagens e desvantagens dos diferentes detectores (LVDT e codificador ótico)?
Na dilatometria, são utilizados dois sistemas de medição para registar a variação do comprimento: sensores LVDT e codificadores ópticos.
Os sensores LVDT (Linear Variable Differential Transformer) são robustos, precisos e de baixa manutenção. Oferecem uma resolução muito elevada e são insensíveis ao pó, vibrações ou flutuações de temperatura. Isto torna-os particularmente adequados para medições a longo prazo e a altas temperaturas, onde a estabilidade mecânica é crucial.
Os codificadores ópticos registam a posição absoluta da amostra através de um sistema de medição baseado na luz. Isto permite a determinação direta do comprimento inicial (L₀) quando a amostra é inserida – sem medição separada. Oferecem também uma gama de medição maior, o que é particularmente vantajoso em processos de sinterização com elevada contração. No entanto, são mais sensíveis à contaminação e, ocasionalmente, requerem calibração.
A pedido, a Linseis combina ambas as tecnologias num sistema híbrido – unindo assim a precisão e a robustez do LVDT com a flexibilidade e a medição absoluta do codificador ótico. Isto permite que as vantagens de ambos os sistemas sejam utilizadas de forma optimizada.
Para que aplicações são necessários os dilatómetros de arrefecimento?
Os dilatómetros de arrefecimento são utilizados para investigar o comportamento termomecânico dos aços (metais e ligas) durante processos reais de tratamento térmico.
Permitem simular com precisão os processos de aquecimento, manutenção e arrefecimento e medir a alteração do comprimento da amostra em função da temperatura e do tempo.
As aplicações típicas incluem a determinação de temperaturas de transformação, a análise de transformações de fase (por exemplo, austenite-martensite) e a otimização de parâmetros de tratamento térmico no desenvolvimento de aço e materiais.
Isto permite que as temperaturas de endurecimento, de têmpera e as taxas de arrefecimento sejam especificamente ajustadas de modo a obter as microestruturas e propriedades mecânicas desejadas.
Os dilatómetros de arrefecimento são, por isso, particularmente importantes para a investigação, controlo de qualidade e otimização de processos na metalurgia, aeroespacial, indústria automóvel e onde quer que o comportamento térmico dos materiais metálicos seja crucial.
Qual é a diferença entre um dilatómetro simples e um dilatómetro duplo?
A diferença entre um dilatómetro simples e um duplo reside no princípio de medição e na forma como as influências ambientais são compensadas.
Um dilatómetro simples mede a variação absoluta do comprimento de uma amostra simples em função da temperatura e do tempo. É a conceção clássica e mais comummente utilizada e é ideal para medições padrão e aplicações de rotina.
Um dilatómetro duplo (também conhecido como dilatómetro diferencial) funciona com duas amostras que são medidas em paralelo no mesmo forno – uma amostra de referência e uma amostra de medição.
Isto permite que influências sistemáticas, como o desvio do forno ou a expansão térmica da configuração, sejam diretamente compensadas. Isto leva a uma maior precisão e reprodutibilidade, especialmente para medições de longo prazo ou alterações muito pequenas no comprimento.
Resumindo:
Dilatômetro único → solução simples e robusta para análises padrão.
Dilatômetro duplo → medição mais precisa e compensada por desvios graças à orientação de referência paralela – ideal para pesquisas exigentes e medições comparativas.
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