Stopy odlewnicze to metale i ich mieszaniny, które zostały specjalnie opracowane do procesu odlewania. Mają one określone właściwości, które ułatwiają formowanie, wlew i krzepnięcie w formach odlewniczych, aby uzyskać pożądany kształt i strukturę odlewu. Odlewanie jest jednym z najstarszych metod przetwarzania metali, a stopy odlewnicze odgrywają kluczową rolę w tym procesie.

Klasyfikacja
1. Stopy Żelaza:

Stal odlewnicza: Zawiera głównie węgiel, krzem i mangan. Jest bardziej podatna na korozję niż żeliwo, ale ma lepsze właściwości mechaniczne.
Żeliwo szare: Charakteryzuje się obecnością wolnego węgla w postaci grafitu. Ma dobre właściwości tłumienia drgań.
Żeliwo sferoidalne: Węgiel jest obecny w postaci kulistych cząstek grafitu, co nadaje stopowi wyższą wytrzymałość.

2. Stopy Miedzi:

Brązy: Mieszanina miedzi i cyny.
Mosiądze: Mieszanina miedzi i cynku.

3. Stopy Aluminium:

Używane w przemyśle samochodowym, lotniczym i konsumenckim z powodu ich lekkości i odporności na korozję.

4. Stopy Cynku:

Znane z doskonałej zdolności do odlewania detali i korzystnej ceny.

Historia
Stopy odlewnicze mają bogatą historię, która sięga starożytności. Pierwsi ludzie odlewali narzędzia i ozdoby z miedzi i brązu. Starożytne cywilizacje, takie jak Egipcjanie, Chińczycy czy Rzymianie, rozwijały techniki odlewania, aby tworzyć różnorodne przedmioty, od broni po dzieła sztuki.

Techniki odlewania
Odlewanie w formach piaskowych: Najstarsza i najczęściej stosowana metoda, polegająca na tworzeniu formy z wilgotnego piasku i wlewaniu w nią płynnego metalu.

Odlewanie ciśnieniowe: Stosowane głównie dla stopów aluminium i cynku, polega na wtryskiwaniu płynnego metalu pod ciśnieniem do metalowej formy.

Odlewanie woskowe (wosk tracony): Technika polegająca na tworzeniu woskowego modelu odlewu, który jest następnie otoczony formą ceramiczną. Wosk jest usuwany, a formę wypełnia się metalem.

Właściwości i Zastosowanie
Stopy odlewnicze są wybierane na podstawie ich właściwości fizycznych i chemicznych, które decydują o ich zastosowaniu w różnych branżach:

Automatyka: Bloki silników, tłoki, korbowody.
Budownictwo: Elementy konstrukcyjne, okucia, rynny.
Elektronika: Obudowy, elementy połączeniowe.
Sztuka: Rzeźby, biżuteria, ozdoby.

Aspekty Materiałowe i Procesowe
Skurcz: Podczas krzepnięcia metalu w formie może dochodzić do skurczu, co może wpływać na wymiary i kształt finalnego odlewu. Wybór odpowiedniego stopu i techniki odlewania może pomóc w kontrolowaniu tego zjawiska.

Porowatość: Wewnątrz odlewów mogą powstawać pory i pęcherze powietrza, które wpływają na jakość i wytrzymałość odlewu. Techniki, takie jak odlewania pod ciśnieniem, mogą pomóc w minimalizacji porowatości.

Zanieczyszczenia: Wprowadzenie zanieczyszczeń do stopu odlewniczego może wpłynąć na właściwości odlewu. Kontrola jakości surowców i monitorowanie procesu odlewania są kluczowe dla zapewnienia jakości odlewów.

Źródła
„Principles of Metal Casting” – Richard W. Heine, Carl R. Loper, Philip C. Rosenthal, 1976.
„Modern Casting Technology” – John Campbell, 2003.
„The History of Foundry” – Robert N. Lumley, 2010.