Komitet Budowy Maszyn PAN
Instytut Technologii Eksploatacji
Polskie Towarzystwo Tribologiczne
SEMINARIUM NAUKOWE
PROBLEMY TRIBOLOGICZNE
W BUDOWIE
I EKSPLOATACJI MASZYN
50-Iecie pracy naukowej
Prof. zw. dr. hab. inż. Stanisława PYTKO
Kraków, 30 listopada 2000
JUBILEUSZ
PROFESORA STANISŁAWA PYTKO
50 LAT PRACY
W AKADEMII GÓRNICZO-HUTNICZEJ
Profesor Stanisław Jerzy Pytko - laureat najwyższego światowego wyróżnienia, przyznawanego za badania, dotyczące tarcia, zużycia i smarowania TRIBOLOGY GOLD MEDAL - obchodzi w tych dniach Jubileusz 50-lecia pracy w AKADEMII GÓRNICZO-HUTNICZEJ. Dorobek Jubilata obejmuje wszystkie obszary działalności naukowo-dydaktycznej: prace badawcze i wdrożeniowe, rozwój kadr naukowych, działalność wydawniczą i organizatorską oraz aktywność w stowarzyszeniach naukowych.
Profesor S. Pytko, urodzony 19 października 1929 r. w Pacanowie, studia wyższe ukończył w 1954 r. na Wydziale Mechanizacji Górnictwa i Metalurgii Akademii Górniczo-Hutniczej w Krakowie z dyplomem magistra inżyniera. Pracę w tej uczelni, z którą związał całą swoją karierę zawodową, rozpoczął jeszcze w czasie studiów - l grudnia 1950 r. - jako zastępca asystenta i przeszedł tam kolejno wszystkie stanowiska. W 1964 r. obronił pracę doktorską w Akademii Gómiczo-Hutniczej, a w 1967 r. przedstawił rozprawę habilitacyjną i uzyskał stopień doktora habilitowanego nauk technicznych. Tytuł profesora nadzwyczajnego uzyskał w roku 1978, a profesorem zwyczajnym jest od 1988 r.
Badania naukowe prowadzone przez profesora S. Pytko w różnych interdyscyplinarnych, także międzynarodowych, zespołach obejmują szeroki zakres zagadnień, od problemów tarcia i zużycia w smarowanym styku skoncentrowanym, zmęczenia powierzchniowego i zacierania kół zębatych, łożysk tocznych i mechanizmów krzywkowych, poprzez właściwości tribologiczne materiałów i środków smarowych w rozmaitych systemach kontaktowych pracujących w ciężkich warunkach (przy obciążeniach udarowych, w podwyższonych temperaturach czy w obecności cząstek ściernych), aż po tribologię procesów obróbki skrawaniem i obróbki plastycznej oraz biotribologię. Wynikiem działalności naukowej profesora S. Pytko jest ponad 200 opublikowanych referatów (z czego ponad 100 publikacji ukazało się za granicą), 5 prac monograficznych, a także ponad 100 referatów wygłoszonych na konferencjach w kilkunastu krajach.
Efektem prac badawczych Jubilata są wdrożenia w hutnictwie, m.in. w hutach im. Lenina w Krakowie (obecnie T. Sendzimira) i Buczka w Sosnowcu; w przemyśle elektromaszynowym, m.in. w Elektrowniach Kozienice i Porąbka-Żar oraz w innych zakładach. Wymienić należy m.in. wdrożenie systemu chłodząco-smarującego, stosowanego w obróbce stopów specjalnych, niskotemperaturowych oraz trudno palnych środków smarowych, cieczy chłodząco-smarujących, opartych na kompleksach miedzi, niklu i chromu. Profesor S. Pytko jest autorem lub współautorem 9 patentów.
Zainteresowania profesora S. Pytko nie ograniczają się do konstrukcji maszyn i tribologii; wyrazem tego są publikacje historyczne (w tym dwie monografie), dotyczące jego rodzinnych stron.
W swojej działalności dydaktycznej profesor S. Pytko może odnotować - oprócz prowadzenia zajęć akademickich - opracowanie programów, organizację i kierowanie Studiami Podyplomowymi w zakresie techniki smarowniczej. Również w dziedzinie rozwoju kadr profesor S. Pytko ma poważne osiągnięcia. Podkreślić należy konsultacje udzielane pracownikom uczelni krajowych i zagranicznych oraz pracownikom przemysłu. Profesor S. Pytko wypromował 11 doktorów nauk technicznych, a także był ponad 50 razy recenzentem dorobku na tytuł profesora, rozpraw habilitacyjnych i prac doktorskich.
Profesor S. Pytko od dawna jest głęboko zaangażowany w wydawanie polskich czasopism tribologicznych; od roku 1970 działał jako zastępca, a od 1995 - jako redaktor naczelny kwartalnika Komitetu Budowy Maszyn Polskiej Akademii Nauk ZAGADNIENIA EKSPLOATACJI MASZYN, a od 1990 r. przewodniczący Rady Programowej dwumiesięcznika TRIBOLOGIA. Profesor S. Pytko jest także członkiem rad redakcyjnych czasopism zagranicznych: TRENIJE I IZNOS FRICTION AND WEAR (Białoruś/USA) i TRIBOLOGIJA U INDUSTRIJI (Jugosławia). Rozwój wymiany myśli naukowej w dziedzinie tribologii umożliwiają też konferencje, w których organizowaniu profesor S. Pytko aktywnie uczestniczy; jest twórcą szeregu odbywających się co cztery lata (od 1982 r.) w Krakowie Sympozjów Międzynarodowych INSYCONT, działa również w komitetach organizacyjnych konferencji tribologicznych w Bułgarii, Rosji i we Włoszech.
Profesor S. Pytko aktywnie uczestniczy w pracach wielu organizacji naukowych i technicznych; jest wiceprzewodniczącym Komitetu Budowy Maszyn Polskiej Akademii Nauk, członkiem Akademii Inżynierskich w Polsce, na Ukrainie i w Rosji, prezesem Polskiego Towarzystwa Tribologicznego i wiceprzewodniczącym Międzynarodowej Rady Tribologii (International Tribology Council).
Profesor S. Pytko jest laureatem wielu odznaczeń i wyróżnień, spośród których wymienimy tylko jedno: w uznaniu osiągnięć naukowych, wdrożeniowych, organizatorskich oraz kształcenia w zakresie tribologii afiliowany w brytyjskiej Instytucji Inżynierów Mechaników (Institution of Mechanical Engineers) Komitet ds. Nagrody Tribologicznej (Tribology Trust Award Committee) na swoim posiedzeniu w Londynie 14 listopada 1995 r. podjął decyzję o przyznaniu profesorowi Stanisławowi Pytko Złotego Medalu Tribologii. Jest to 24 medal przyznany na świecie i jedyny dotychczas w naszym kraju.
Niniejsza publikacja zawiera opis wybranych prac naukowych prowadzonych aktualnie przez profesora Stanisława Pytko, a także wykaz jego publikacji oraz odznaczeń i wyróżnień.
ZAGADNIENIA KONTAKTOWE
WYSOKO OBCIĄŻONYCH ELEMENTÓW
MASZYN I NARZĘDZI
Część I
Obciążenia kontaktowe zębów kół zębatych
i sposoby zapobiegające ich zużyciu
l. Charakter obciążenia zębów
Do elementów maszyn „kontaktowo obciążonych” należą m.in. zęby kół zębatych w czasie eksploatacji. W praktyce spotykamy przekładnie zębate z kołami o różnych kształtach i zarysach. Cechą charakterystyczną wszystkich przekładni zębatych jest to, że zęby w czasie przyporu toczą się po sobie i ślizgają, co ma istotny wpływ na powstawanie warstwy smarnej pomiędzy ich powierzchniami. Kiedy można więc być zadowolonym ze smarowania zębów kół zębatych? Wtedy, gdy warstwa oleju całkowicie rozdziela elementy współpracujące, ponieważ tarcie zewnętrzne pomiędzy nimi zmienia się na tarcie wewnątrz trzeciego ciała, którym jest czynnik smarny.
W literaturze technicznej podaje się, że w czasie zazębienia występuje smarowanie elastohydrodynamiczne (EHD), które różni się od hydrodynamicznego (występującego w łożyskach ślizgowych) tym, że bardzo duże naciski pomiędzy zębami powodują sprężyste odkształcenie warstw wierzchnich (WW) zębów [l]. Ten stan w sposób szczególny wpływa na rozkład nacisków (rys. l). Nacisk w strefie styku elastohydrodynamicznego jest odmienny od rozkładu nacisku, wyznaczonego przez Hertza w strefie styku dwóch walców, który przyjmuje się jako model dwóch zębów. Powstały film smarny pomiędzy dwoma zębami, jak i elementami łożysk tocznych wałów przekładni, zabezpiecza je przed zużyciem.
Może zdarzyć się przypadek, że rozkład nacisków w strefie styku EHD ulega zmianie na skutek przedostania się w ten obszar (czynnika smarnego) ciał obcych w postaci cząstek zużycia, pochodzących ze starcia zębów i elementów łożysk tocznych, lub kurzu. W takiej sytuacji rozkład nacisków, w warunkach smarowania EHD, będzie kształtował się inaczej (rys. 2) [2]. Geometryczny kontakt pomiędzy dwoma zębami został przedstawiony na rys. 3. Jak wiadomo, styk dwóch zębów znajduje się na odcinku przyporu, natomiast wypadkowa siła P działa pomiędzy zębami wzdłuż linii przyporu, co znane jest z podstaw kinematyki zazębienia.
Rys. l. Rozkład nacisków w smarowanym styku skoncentrowanym
Rys. 2. Rozkład nacisków w styku, podczas występowania ciał obcych
Rys. 3. Obraz zazębienia dwóch zębów; gdzie : ząb [N]
Wypadkowa siła P zależy od momentu i można ją wyliczyć ze wzoru:
Msi = P hi = P Ri cosa
gdzie: Ri - promienie średnic podziałowych koła odbierającego moment [m], a - kąt przyporu, w1 i w2 - prędkości kątowe poszczególnych kół zębatych [rad/s]
Smarowanie elastohydrodynamiczne dwóch zębów można zatem rozpatrywać jako smarowanie dwóch stykających się walców (rys. 4) o promieniach R1 sinaa+S i R2 sina-S oraz charakterystyce odkształceń i nacisków EHD jak na rys. 1.
Rys. 4. Model odzwierciedlający kontakt dwóch zębów oraz parametry styku
Grubość filmu smarnego (rys. l) można obliczyć ze wzorów [3]:
(1)
(2)
gdzie:
ho = hmin i hc = hmax na rys. l,
R' - zredukowany promień [m],
n - lepkość czynnika smarnego przy ciśnieniu atmosferycznym [Pa],
E' - zredukowany moduł Younga [Pa],
P - obciążenie w kontakcie [N],
V - (V1 + V2)/2 - względna prędkość poślizgu zębów [m/s],
k - parametr podany w pracy [3].
W literaturze spotyka się różne wzory (zestawione w pracy [4]), wykorzystywane do wyznaczenia wielkości szczeliny w styku skoncentrowanym, między innymi w syku dwóch walców, co można odnieść do styku dwóch kół zębatych. Należy pamiętać, że kierunki poślizgów, które mają wpływ na powstawanie klina smarnego, są inne na zębie koła napędzającego niż na zębie koła napędzanego, co wynika z kinematyki ruchu (rys. 5). Jak wynika z rysunku, największe wartości poślizgów występują na stopie i głowie zęba. Zmiana kierunku poślizgu następuje blisko koła podziałowego, co wpływa w sposób zasadniczy na tworzenie warstwy smarnej EHD i zużycie warstw wierzchnich zębów. Wartości poślizgów w dowolnym miejscu zęba można obliczyć ze wzoru (rys. 5):
Vp = V1 - V2 = SP(w1 + w2)
(3)
Rys. 5. Kierunki poślizgów względnych
W czasie eksploatacji przekładni zębatych, pomiędzy zębami mogą więc - w zależności od obciążenia i obrotów oraz związanych z tym poślizgów - wystąpić warunki tarcia płynnego, mieszanego, a nawet granicznego. W warunkach tarcia mieszanego dochodzi w niektórych miejscach obszaru styku do przerwania filmu smarnego (rys. 6). Zdarza się również, że na znacznej powierzchni zębów będących w zazębieniu (najczęściej w przekładniach hipoidalnych) występuje tarcie graniczne. Wszystkie te zjawiska wymuszają smarowanie przekładni zębatych.
Rys. 6. Model tarcia mieszanego zazębienia zębów
2. Czym należy smarować przekładnie zębate?
Przekładnie zębate smarowane są najczęściej za pomocą olejów, chociaż zdarzają się przypadki stosowania smarów plastycznych (popularnie zwanych towotami), które są olejami zagęszczonymi mydłami lub innymi zagęszczaczami (np. minerałami, takimi jak bentonit). W przypadku małych prędkości oraz występowania trudności z uszczelnieniem układu, zazwyczaj stosuje się smary stałe (kompozyty np. z grafitem lub dwusiarczkiem molibdenu (MoS2)). Z kompozytu wykonywane są dodatkowe koła, które nie przenoszą w przekładni momentu, a tylko smarują w czasie styku z kołami zębatymi przekładni. Metoda ta, której zasadę przedstawiono na rys. 7, nazywana jest w literaturze „rotaprint” (kołem smarującym w przekładni jest koło A, a w łożysku koszyczek łożyska).
Rys. 7. Sposoby smarowania metodą „rotaprint”: a) łożyska tocznego, b) koła zębatego [5]
Baza olejowa
- mineralna
- syntetyczna
- półsyntetyczna
+
Dodatki
uszlachetniające
=
Olej
uszlachetniony
Na rys. 8 przedstawiono rozwój bazy substancji smarnych i zakres temperatur ich stosowania [6], natomiast rys. 9 obrazuje wpływ nauki na rozwój nowych olejów i dodatków, które - nawet przy znikomej warstwie granicznej - zapobiegają zatarciu elementów [7].
Rys. 8. Rozwój i zakres temperatur stosowania baz substancji smarnych [6]
Rys. 9. Zmiany grubości filmów smarnych, zapobiegających zacieraniu w miarę rozwoju techniki smarowania [7]
Dodatki wprowadzane do olejów są wieloskładnikowe i każdy z nich odgrywa określoną rolę podczas smarowania. W tab. l przedstawiono rodzaje dodatków do olejów [8] oraz ich zawartość procentową.
Tabela l. Dodatki stosowane do olejów smarowych [8]
Dodatki
Oleje przekładniowe
Oleje hydrauliczne
Zawartość [% m/m]
Wiskozatory
+
+
0,5+8
Depresatory
-
+
0,1-1
Inhibitory utleniania
+
+
0,2-1,5
Inhibitory korozji
+
+
0,1+5
Smarne
+
+
do 15
Myjąco-dyspergujące
+
-
0,5-10
Przeciwpienne
+
+
0,002-0,1
W związku z tym, iż do smarowania przekładni zębatych, a także łożysk, przeważnie stosuje się oleje, w niniejszej pracy zostaną one omówione bardziej szczegółowo. Podstawowymi parametrami olejów przekładniowych (niezależnie od tego czy są to oleje mineralne, czy syntetyczne) są lepkość i wskaźnik lepkości, gdyż jak wynika ze wzorów ( 1 ) i ( 2 ), wpływają one na grubość filmu olejowego w styku dwóch zębów kół zębatych. Oleje przekładniowe są klasyfikowane według normy jakościowej API (American Petroleum Institute) (tab. 2) i normy lepkościowej SAE (Society of Automotiv Engineers) (tab. 3) [9].
Tabela 2. Klasyfikacja jakościowa olejów przekładniowych według API [9]
Klasa API
Zastosowanie
Typ przekładni
Rodzaj dodatków
GL-1
Łagodne warunki, niskie obciążenia i poślizg
Przekładnie z zębami o obrysie spiralnym, przekładnie ślimakowe; skrzynie biegów
Bez dodatków EP i modyfikatorów tarcia
GL-2
Łagodne warunki, niskie obciążenia i poślizg
Przekładnie z zębami o obrysie spiralnym, przekładnie ślimakowe; skrzynie biegów
Bez dodatków EP i modyfikatorów tarcia
GL-3
Średniotrudne warunki obciążenia i poślizgu
Przekładnie główne z zębami o obrysie spiralnym; skrzynie biegów
Łagodnie działające dodatki EP1)
GL-4
Trudne warunki obciążenia i poślizgu
Przekładnie z zębami o obrysie hipoidalnym; skrzynie biegów samochodów osobowych i ciężarowych
Umiarkowanie działające dodatki EP2)
GL-5
Bardzo trudne warunki obciążenia i poślizgu, obciążenia udarowe
Przekładnie z zębami o obrysie hipoidalnym; skrzynie biegów samochodów osobowych i ciężarowych
Wysokoefektywne dodatki EP2)
GL-62)
Bardzo trudne warunki, bardzo wysoki poślizg i obciążenia udarowe
Przekładnie z zębami o obrysie hipoidalnym
Wysokoefektywne dodatki EP2)
1) - olej może zawierać modyfikator tarcia; 2) - oficjalnie nie obowiązuje.
Tabela 3. Klasyfikacja olejów do przekładni głównych i ręcznie sterowanych skrzyń i biegów SAE J 306 OCT 91 l [9]
Klasa lepkości SAE
Najwyższa temperatura dla lepkości 150 000 cP,°C
Lepkość kinematyczna w temp. 100°C, mm2 / s
minimum
maksimum
70 W
-55
4,1
-
75 W
-40
4,1
-
80 W
-26
7,0
-
85 W
-12
11,0
-
90
-
13,5
<41,0
140
-
24,0
<24,0
250
-
41,0
-
Ponieważ w pracy przekładni zębatych mogą występować przeciążenia oraz spadki prędkości poślizgu pomiędzy zębami, powodujące przerwanie filmu smarnego i wystąpienie tarcia granicznego, należy być przygotowanym na takie warunki współpracy zębów i w przypadku ich wystąpienia - zapobiegać zatarciu, czyli zgrzaniu warstw wierzchnich zębów.
Tarcie graniczne może przebiegać bez zatarcia (zależy to od dodatków smarnych), nawet gdy grubość warstwy wynosi kilkadziesiąt molekuł. W takiej sytuacji zgrzanie nie zależy od lepkości (ani wskaźnika lepkości), ale od właściwości czynnika smarnego, zwanego smarnością.
Smarność oleju, smaru plastycznego (wyznaczana na aparacie czterokulowym) określana jest wartością siły, przy której występuje zespawanie kulek smarowanych badanym czynnikiem smarnym i która zależy od obecności specjalnych dodatków smarnych. Inaczej mówiąc, jest to zdolność do wytwarzania - dzięki specjalnym dodatkom występującym w oleju - warstw granicznych, zapobiegających zatarciu. Dodatki smarne określa się często mianem EP (ang. Extreme Pressure, co oznacza ekstremalne naciski). Działanie tych dodatków rozpoczyna się po przerwaniu filmu EHD, jak to przedstawiono na rys. 6. W momencie przerwania filmu smarnego, pomiędzy zębami następuje bezpośredni styk warstw wierzchnich i może wtedy dojść do zacierania, tzn. katastroficznego zużycia. Aby nie dopuścić w tych momentach do bezpośredniego styku warstw wierzchnich zębów, wprowadzone do olejów dodatki - w wyniku wzrostu temperatury - zaczynają reagować z żelazem warstwy wierzchniej zęba, tworząc nowe warstwy, o bardzo małej sile ścinania, zapobiegające zatarciu. Są to przeważnie związki siarki lub fosforu (wcześniej stosowano również związki chloru, ale zostały wycofane ze względów ekologicznych) oraz cyny, cynku, baru i selenu.
Obniżenie współczynnika tarcia, zapobiegające zatarciu zębów można wyjaśnić za pomocą bowdenowskej teorii tarcia. Jak wiadomo, gdy w styku dwóch elementów nie ma czynnika smarnego lub występują tylko śladowe jego ilości, wówczas - oprócz mechanizmu skrawania występów nierówności, odkształceń sprężystych i plastycznych - może również wystąpić zgrzanie na zimno. Ten mechanizm niszczenia jest najbardziej kłopotliwy, ponieważ następuje wyrywanie obszaru warstwy wierzchniej zęba w wyniku zgrzania, a następnie namazania go na drugi ząb, co zmienia chropowatość powierzchni i powoduje lawinowe niszczenie współpracujących elementów. Model taki przedstawiono na rys. 10.
Współczynnik tarcia dla takiego styku można określić za pomocą wzoru:
m = T/P = ti · S/(ph · S) = ti/ph
(4)
gdzie: ti - naprężenie ścinania powstałej warstwy po zadziałaniu dodatku EP, ph - naciski hertzowskie, występujące w styku, S - powierzchnia styku.
Rys. 10. Model styku nierówności [3]
Jak wynika ze wzoru (4), wartość współczynnika tarcia będzie niska, przy niskiej wartości t, i wysokiej ph. Sytuacja taka ma miejsce podczas tworzenia się mikrowarstw na powierzchni zęba w wyniku działania dodatków EP. Są to warstwy o małej sile ścinania, odłożone na twardej warstwie wierzchniej zęba. Jak wiadomo, ze względu na duże naciski, warstwy wierzchnie zębów są utwardzane. Gwałtowne zmniejszenie współczynnika tarcia nie tylko zapobiega zatarciu, ale również znacznie obniża temperaturę w miejscu styku.
Znane są obecnie technologie tworzenia powłok na elementach, w tym także na roboczych powierzchniach zębów kół zębatych, które w granicznych sytuacjach zapobiegają zatarciu przekładni oraz zużyciu. Budowę powłoki, zawierającą czynnik smarny, jakim jest grafit (smar stały) przedstawiono na rys. 11. Przekładnie takie mogą pracować bez smarowania lub przy bardzo skąpym smarowaniu. W pracy [10] zaprezentowano wyniki badań współczynnika tarcia powłok podczas pracy na sucho i smarowania wodą.
Testy smarnościowe olejów dla przekładni zębatych wykonuje się za pomocą:
- typowego testera czterokulowego,
- testera czterokulowego ze zmiennym obciążeniem (naciski na skazie wytarcia są w trakcie badań zbliżone do stałych),
- stanowiska FZG, ze specjalnymi testowymi kołami zębatymi.
O ile testy przeprowadzane za pomocą aparatów czterokulowych są stosunkowo tanie, to test na stanowisku FZG, gdzie próbkami są bardzo trudne do wykonania (według zaleceń normy) koła zębate, jest bardzo drogi. Na rys. 12 przedstawiono wykresy zmian wytarcia w funkcji siły obciążającej górną kulkę, uzyskane z testu przeprowadzonego za pomocą aparatu czterokulowego, a na rys. 13 wyniki testu przeprowadzonego z zachowaniem stałego nacisku pomiędzy kulkami, w wyniku zmiennego obciążenia górnej kulki. Metoda ta została opracowana w Instytucie Technologii Eksploatacji w Radomiu [8].
Rys. 11. Budowa powłoki na zębie z grafitem
Rys. 12. Zależność wielkości śladu zużycia od warunków smarowania oraz obciążenie styku aparatu czterokulowego
Rys. 13. Zmiana stanu warstwy wierzchniej w trakcie badania za pomocą aparatu czterokulowego: a) obrazy skaningowe śladów zużycia kulek, b) ślady występowania siarki, c) zmiana momentu tarcia w funkcji obciążenia w czasie badania oleju API GL-5 [8]
Metoda FZG, czyli metoda badania olejów dla przekładni, została opracowana w Niemczech przez Niemana, a następnie znormalizowana (DIN). Metoda ta, chociaż bardzo droga, została - po pewnej modyfikacji - zatwierdzona przez Europejską Radę Koordynacyjną ds. Rozwoju Metod Badań Paliw, Środków Smarowych i Innych Płynów Stosowanych w Transporcie jako CEC L-07-A-95. Polega ona na pomiarze masy kół zębatych, przed i po teście, oraz na przeprowadzeniu specjalnego testu wizualnego. Stan oleju określany jest poprzez stopień oraz charakter zużycia zębów kół zębatych.
Inny test polega na badaniu wpływu oleju na powstawanie zużycia typu pitting, czyli zużycia powodującego wykruszenie zmęczeniowe warstw wierzchnich zębów. Pitting jest katastroficznym niszczeniem i pojawia się nagle, po wielu milionach cykli obciążeń zęba. Wiadomo, iż pitting, jako skutek zmęczenia warstw wierzchnich zębów, zależy od technologii wykonania zębów, stanu naprężeń własnych [11] oraz głębokości warstw wierzchnich o zmienionej strukturze. Istotnym parametrem dla kół niehartowanych o dużych wymiarach jest wymiar ziaren, który w istotny sposób wpływa na pitting [12].
3. Mechanizm niszczenia zębów
Oprócz złamania zębów istotną formą zużycia zębów jest ścieranie, które podczas tarcia granicznego występuje szczególnie intensywnie w miejscach największych poślizgów, a więc na wierzchołkach zębów i u podstawy. Zużycie to jest w czasie eksploatacji stałe i rośnie z czasem. Poza złamaniem zębów szczególnie niebezpieczne jest zużycie wywołane zmęczeniem warstw wierzchnich zębów, przejawiające się w wykruszeniu zmęczeniowym, zwanym w literaturze pittingiem (ang. Pit - dziura, wyrwa).
Jak wynika z przeprowadzonych rozważań, intensywność zużycia zębów kół zębatych jest nie tylko zależna od warunków smarowania, ale także od właściwości warstw wierzchnich zębów kół zębatych, względnie nakładanych na nie powłok. Dlatego tak wiele badań poświęconych jest opracowywaniu nowych technologii obróbki kół zębów oraz konstytuowaniu warstw wierzchnich [3, 9, 13]. Pitting związany jest ze zmęczeniem i pojawieniem się pęknięć na powierzchni lub pod powierzchnią, w miejscach słabizn i wtrąceń. Jak wiadomo z badań, opisanych w pracy [5], na pewnej głębokości elementów, toczących się z poślizgiem lub bez poślizgu, następuje deformacja materiału. Te deformacje, wynikające z obciążenia i zmian strukturalnych w materiale (np. przechodzenie w stalach stopowych austenitu w martenzyt), powodują pęknięcia, w które następnie wtłaczany jest czym rys. 14, i następuje pogłębianie pęknięcia Rys. 14. Mechanizm powiększania pęknięcia w które następnie wtłaczany jest czynnik smarny, jak to przedstawiono na rys. 14, i następuje pogłębianie pęknięcia, aż do wykruszenia [14].
Rys. 14. Mechanizm powiększania pęknięć zmęczeniowych w wyniku wtłaczania oleju [5]
4. Literatura
Wilczek A.: Wpływ warunków pracy kontaktu elastohydrodynamicznego na mierzone ciśnienia w filmie smarnym. Tribologia, 6, 1999.
Nadolny K.: Tribologia kół zębatych. Zagadnienia trwałości i niezawodności. Biblioteka Problemów Eksploatacji ITeE, 1999.
Pytko S.: Podstawy tribologii i techniki smarowniczej. Skrypty uczelniane AGH, nr 1164, 1989.
Jost H.J.: Tribology. The First 25 Years and Beyond-Achievements, Shorteomings and Future Tusk. 8th Intern. Kolloquium „Tribology 2000”, TA Esslingen, 1992.
Dawson D.: Progress in Tribology: A Historical Perspective. New Directions of Tribology, Ed. M. Hutching, London, 1997.
Tuszyński W.: Badanie przeciwzużyciowych oddziaływań środków smarowych. Rozprawa dokt.. Wojskowy Instytut Techniki Pancernej i Samochodowej, Sulejówek, 1999.
Oleksiak S.: Problemy badania własności użytkowych współczesnych samochodowych środków smarowych. Biuletyn Instytutu Technologii Nafty, nr 2, 1999.
Pytko S., Szczerek M.: Pitting - forma niszczenia elementów tocznych, Tribologia, 4/5, 1993.
Część II
Ciecze chłodząco-smarujące oparte na związkach kompleksowych
stosowane przy skrawaniu metali
1. Wstęp
Celem tej części jest przedstawienie nowej technologii kształtowania elementów maszyn ze stali i żeliw metodą toczenia wykańczającego, w której zastosowano specjalne ciecze chłodząco-smarujące. W składzie tych cieczy, których 90% stanowi woda, znajdują się kompleksy metali, np. miedzi lub miedzi z cynkiem oraz specjalne dodatki np. antykorozyjne. Wodne ciecze chłodząco-smarujące, nie są tak rozpowszechnione, jak emulsje, pomimo że są od nich trwalsze i bardziej stabilne. Zastosowanie tych cieczy podczas toczenia wykańczającego umożliwia nie tylko osiągnięcie wszystkich wymagań, jakie stawia się cieczy chłodząco-smarującej, ale pozwala konstytuować na powierzchniach elementów skrawanych powłoki z miedzi lub mosiądzu o grubości ok. l (µm. Powłoki otrzymane tą metodą mogą stanowić warstwę podkładową na powierzchniach elementów maszyn np. pod elektrolityczne chromowanie, spełniać funkcję antykorozyjną lub dekoracyjną. Mogą również służyć jako powłoki barierowe przed nawęglaniem powierzchni elementów maszyn wykonanych ze stali, w przypadkach nawęglania tylko niektórych powierzchni elementu. Poniżej zostanie wyjaśnione, jakie warunki fizykotermiczne wpływają na powstawanie tych powłok.
2. Charakterystyka tribologiczna strefy skrawania
Rozpatrując systemy tribologiczne, jak na rys. l, można stwierdzić, że proces skrawania metali znajduje się w obszarze, w którym występuje największy współczynnik tarcia. Z rys. l wynika, że w procesach skrawania blisko krawędzi ostrza noża skrawającego zachodzić powinno tarcie fizycznie suche, a więc takie tarcie, jakie występuje pomiędzy powierzchniami elementów trących w próżni, oraz technicznie suche w tych obszarach, gdzie istnieje możliwość utlenienia się metalu (który w stanie naprężonym utlenia się wielokrotnie szybciej).
Rys. l. Systemy tribologiczne i charakterystyczne dla nich wartości współczynnika tarcia
Powstaje zatem pytanie, co należy zrobić, aby te warunki poprawić? Warunki te można zmieniać, zwiększając np. prędkość skrawania, która w przypadku niektórych metali może powodować wcześniejsze pękanie materiału przed nadejściem ostrza, a wtedy do powstałej szczeliny (próżni) może łatwo dostawać się ciecz chłodząco-smarująca podawana z zewnątrz.
Na rys. 2 przedstawiono zależność wysokości Rmax nierówności powierzchni obrabianej stali 45 od prędkości skrawania Vs, przy których powstają narosty na ostrzu lub wcześniejsze pęknięcia przed ostrzem [2].
Rys. 2. Wysokości nierówności zależne od prędkości skrawania stali 45 [2]
Innym ważnym procesem, wpływającym na powstawanie powłok z metali znajdujących się w cieczach chłodząco-smarujących, jest gradient temperatury wióra i metalu skrawanego, stykających się bezpośrednio z powierzchniami ostrza noża. Podczas skrawania stali, temperatura w okolicy ostrza może mieć wartość od 500 do 1100 K, a często i większą [3]. Jak wynika z rys. 3c, najwyższą temperaturę zarejestrowano w środku styku wióra z powierzchnią natarcia. Taki stan wywołany jest narastającą twardością wióra w fym miejscu oraz rozkładem nacisków na powierzchni natarcia, związanym z warunkami spływu wióra. W obszarze tarcia fizycznie suchego, wartości naprężeń stycznych na powierzchni natarcia są stałe (rys. 3b). Wartości naprężeń normalnych ct|„ powstających przy skrawaniu stali węglowej w zakresie prędkości 1,67-5,83 m/s, mogą przekraczać 1000 MPa, natomiast naprężenie styczne Oi 300 MPa [3]. Na rys. 3b widać również, że w obszarze powstającego krateru naprężenia styczne mają jeszcze duże wartości, chociaż naprężenia normalne są mniejsze niż na ostrzu. Jest to wynikiem utwardzania się wióra.
Rys. 3. Schemat rozkładu a) sił, b) naprężeń i c) temperatury na ostrzu w czasie toczenia stali
W celu zmniejszenia zużycia narzędzi skrawających, oprócz dobierania parametrów skrawania, należy zmniejszyć współczynnik tarcia na powierzchni styku narzędzia i wióra oraz narzędzia i materiału skrawającego. Można to zrobić różnymi metodami, miedzy innymi przez nakładanie powłok specjalnych metodą PVD np. z TiN lub stosowanie odpowiednich cieczy chłodzących, chłodząco-smarujących lub smarujących.
3. Ciecze oparte na kompleksach metali zastosowane do tworzenia powłok przy toczeniu stali
W tabeli l zestawiono wymagania technologiczno-eksploatacyjne i ekologiczne, stawiane nowym cieczom chłodząco-smarującym stosowanym podczas skrawania stali i żeliw. Większość metali, a szczególnie takie jak Cu, Zn, Cr, wykazują zdolność do tworzenia kompleksów z wieloma substancjami organicznymi i nieorganicznymi. Jako substancje kompleksotwórcze mogą być stosowane:
Dotychczasowe badania i uzyskiwane wyniki [4, 5] w zakresie tworzenia powłok z roztworów soli prostych, np. CuS04 i innych, wykazują, że powłoki te są mało trwałe, słabo przylegają do podłoża, a roztwory, z których się je wytwarza, są mało stabilne. Stabilność tych roztworów, np. jonów miedzi (II) można zwiększyć przez wytwarzanie kompleksów metalu z ogólnie znanymi substancjami kompleksotwórczymi. Kompleksy powinny charakteryzować się taką trwałością, która zapobiega samorzutnemu konstytuowaniu się powłoki metalicznej z kompleksu, np. miedzi (II), a jednocześnie ułatwia konstytuowanie drobnokrystalicznych powłok w trakcie obróbki skrawaniem.
Ciecze chłodząco-smarujące, zawierające wersenianowe kompleksy oparte na różnych solach miedzi i nie zawierające dodatkowych modyfikatorów, charakteryzują się zmiennymi wartościami obciążenia zatarcia na aparacie czterokulowym, co podano w tabeli 2. Siłę zgrzewania badano dla różnych zawartości wersanianowych kompleksów miedzi w cieczy, to jest l, 2 i 3%. Okazało się, że właściwości smarne poszczególnych cieczy były niezależne od zawartości w nich kompleksowych związków wersenianu miedzi. Przebadano zatem ciecze l-procentowe. Badano również, jaki wpływ na siłę zgrzewania mają dodatki uszlachetniające wprowadzone do roztworów kompleksowych związków miedzi pojedynczo lub w zestawach.
Tabela l. Wymagane właściwości cieczy chłodząco-smarujacych do skrawania stali i żeliwa
Warunki, jakie muszą spełniać ciecze oparte na kompleksach miedzi
Technologiczne
Eksploatacyjne
Ekologiczne
Dla toczonego elementu
Dla noża tokarskiego
Dla obrabiarki (tokarki)
- uzyskiwanie powłok o odpowiednich parametrach
- drobnokrystaliczność struktury powłoki
- dobra przyczepność wytworzonej powłoki do powierzchni skrawanego elementu
- gładkość powierzchni
- mały współczynnik tarcia
- zdolność do tworzenia warstw przeciwadhezyjnych i zapobiegania powstawaniu „narostów”
- zmniejszenie intensywności zużycia noża brak oddziaływań
- brak oddziaływań korozyjnych z elementami obrabiarki
- łatwość usuwania zanieczyszczeń z powierzchni elementów obrabiarki
- brak negatywnych oddziaływań na uszczelnienia
- łatwość sporządzania cieczy
- dobra trwałość w warunkach magazynowania
- niski koszt cieczy obróbkowych
- obojętność fizjologiczna dla człowieka
- brak zagrożenia dla środowiska naturalnego
- łatwość utylizacji zużytych cieczy
- wykorzystanie odpadów
Tabela 2. Siła zgrzewania [Pz] dla cieczy chłodząco-smarujących opartych na kompleksach miedzi (II) bez modyfikatorów i z modyfikatorami
Kompleks wersenianowy miedzi (II) oparty na:
Siła zgrzewania, Pz [dN]
Cu(CH3COO)2
CuSO4
Cu(NO3)2
CuCl2
Bez modyfikatora
200
200
250
400
Modyfikowany Na2HP04
315
315
315
620
Modyfikacja roztworów etylenodiaminą, w ilości dającej wartość pH około 9,0, nie powoduje zmiany wartości siły zgrzewania. Wyniki są takie same, jak dla czystych kompleksów. Szkło wodne, oprócz poprawy wartości pH, zmienia siłę zgrzewania. Dodatek do l-procentowych roztworów kompleksowych związków miedzi szkła wodnego w ilości 2,5% objętościowych podnosi wartość siły zespawania dla kompleksów opartych na: CuSO4 - z 200 do 250 [dN], natomiast CuCl2 - z 400 do 500 [dN]. Wartość siły na tym poziomie utrzymuje się do zawartości 3% szkła wodnego. Gdy zawartość szkła wodnego przekroczy 3%, obserwuje się spadek siły zespawania do 315 [dN] oraz następuje żelowanie roztworu. Ponadto zaobserwowano, że kulki stalowe po badaniach za pomocą aparatu czterokulowego pokrywają się miedzią tylko wtedy, gdy zawartość szkła wodnego w roztworze kompleksowej soli miedzi nie przekracza 3%; powyżej tej wartości nie zaobserwowano śladów miedzi na powierzchniach trących. Przypuszcza się, że tak znaczna ilość szkła wodnego w badanych cieczach blokuje dostęp miedzi do stalowych kulek. Bardziej szczegółowo badania tribologiczne wymienionych cieczy opisano w pracach [6, 7].
4. Mechanizm konstytuowania powłok z Cu w trakcie toczenia stali
Konstytuowanie powłok metodą bezprądowego metalizowania stanowi często jedyny sposób naniesienia warstwy metalu na podłoże. Polega ona na bezprądowym, chemicznym naniesieniu warstwy danych metali z roztworów ich soli. W bezprądowej, chemicznej metodzie metalizowania można wyróżnić trzy, zupełnie odmienne, sposoby osadzania warstw metalowych:
1) osadzanie powłoki metodą redukcji,
2) osadzanie powłoki metodą wymiany jonowej,
3) osadzanie powłoki metodą kontaktową.
Przy osadzaniu powłoki metodą redukcji, na powierzchni podłoża muszą występować działające katalitycznie centra, umożliwiające bezzakłóceniowy przebieg procesu. Metalami katalizującymi proces osadzania się są: Fe, Ni, Co, Pd, Rh, Au, Al, Mg i inne. Większość z tych metali to składniki stali. Osadzanie metodą redukcji pozwala również uzyskiwać warstwę bimetaliczną, np. z roztworów kompleksów miedzi i cynku można uzyskać warstwę mosiądzu. Metoda redukcji znalazła najszersze zastosowanie wśród bezprądowych metod osadzania warstwy wierzchniej.
Osadzanie warstwy wierzchniej metodą wymiany jonowej polega na reakcji redukcji jonów metalu o wyższym potencjale elektrochemicznym przez atomy metali o niższym potencjale, np.: Fe° + Cu2+ ® Fe2+ + Cu°.
Konstytuowane warstwy powinny być zwarte, gładkie i drobnokrystaliczne, gdyż tylko takie warstwy spełniają stawiane wymagania. W procesie tworzenia warstw należy rozróżnić dwa, przebiegające równolegle zjawiska: powstawanie zarodków, a następnie wzrost kryształów, co przedstawiono na rys. 4 [8]. Początkowo osadzany metal nie wydziela się na całej powierzchni podłoża, lecz tylko w pewnych jego punktach (rys. 4b), w których warunki energetyczne są najbardziej sprzyjające i do osadzania się atomów potrzebna jest najmniejsza energia aktywacji. Ośrodkami takimi są naroża i krawędzie kryształów podłoża. W miarę upływu czasu, ilość wytworzonych zarodków wzrasta (rys. 4c i 4d), w rezultacie czego cała powierzchnia podłoża pokrywa się warstwą osadzanego metalu TPCu (rys. 4e).
Na strukturę warstwy wierzchniej mają wpływ następujące czynniki:
1) temperatura (wzrost temperatury sprzyja tworzeniu warstw grubokrystalicznych),
3) pH roztworu (przy niskich wartościach pH może nastąpić wydzielanie się wodoru cząsteczkowego, który częściowo ulatnia się do atmosfery, a częściowo dyfunduje do metalu podłoża lub w postaci pęcherzyków osadza się na powierzchni podłoża), Warstwa wierzchnia, zawierająca duże ilości wodoru, jest krucha, ma mniejszą gęstość i może się rozwarstwiać.
Rys. 4. Fazy powstawania powłoki z Cu, gdzie: A-powierzchnia ostrza; B-powierzchnia materiału; C - ciecz; D - warstwa odkształcona plastycznie; l - zarodkowanie Cu
Skuteczność działania cieczy opartych na wersenianowych i winianowych kompleksach miedzi sprawdzono podczas toczenia stali węglowych, tj. stali 04J, 10 i 55 na tokarce typu TUG-40 z zastosowaniem noża tokarskiego oprawkowego z płytką z węglików spiekanych grupy S10S. Wstępne badania prowadzono również podczas toczenia z jednoczesnym nagniataniem, uzyskując pozytywne wyniki. Stale te toczono przy następujących parametrach skrawania: prędkość skrawania vs = 90-120 [m/min]; posuw p = 0,05 [mm/obr]. Wybór tych parametrów podyktowany został wymaganiami procesu technologicznego, charakterystycznego dla stosowanej w praktyce obróbki wykańczającej oraz warunkami zapewniającymi wcześniejsze pęknięcie materiału przed nadejściem ostrza noża. Konieczne jest zatem wcześniejsze dobranie prędkości skrawania dla każdego materiału. W tak dobranych warunkach, w obszar próżni wytworzonej w okolicy wierzchołka noża w wyniku pękania materiału kapilarami, powstającymi dzięki chropowatości materiału, dostaje się ciecz chłodząco-smarująca. Metale, zawarte w związkach kompleksowych obecnych w tej cieczy, osadzają się bardzo szybko na superczystej powierzchni, czemu sprzyja także temperatura panująca w okolicy wierzchołka noża (rys. 5).
Rys. 5. Charakterystyka styku ostrza noża z materiałem skrawanym: a) styk ostrza z wiórem i obrabianym metalem; b) ciecz w styku ostrza z wiórem i metalem; c) stan (b) w powiększeniu; d) fotografia metalu obrabianego (5000x)
5. Nowy ekologiczny sposób elektrolitycznego chromowania stali i nakładania powłok buforowych
Chromowanie galwaniczne jest powszechnie stosowane w wielu dziedzinach techniki i gospodarki ze względu na dużą trwałość powłoki, atrakcyjny wygląd oraz odporność na ścieranie i na działanie czynników korozyjnych. Jest to jednak jeden z najbardziej kłopotliwych procesów przemysłowych, stanowiący poważne zagrożenie dla zatrudnionych przy nim osób oraz dla szeroko pojętego środowiska.
Galwaniczne powłoki chromowe są przeważnie powłokami złożonymi, składającymi się z trzech kolejnych warstw miedzi, niklu i chromu. Głównym zadaniem warstwy miedzi jest zapewnienie dobrej przyczepności powłoki do podłoża, warstwa niklu stanowi ochronę przeciwkorozyjną, a zewnętrzna powłoka chromu nadaje warstwom twardość i odporność na ścieranie oraz decyduje o ostatecznym wyglądzie trójwarstwowej powłoki galwanicznej. Grubość poszczególnych warstw zależy od wymagań stawianych powłoce ochronnej. Grubość warstwy miedzi jest zawsze niewielka i wynosi ułamki mikrometra, grubość warstwy niklu zależy od zakładanej odporności na korozję i wynosi zazwyczaj 2-4 µm, a grubość warstwy chromowej wynosi ok. 0,2-1µm w przypadku tzw, chromu dekoracyjnego i znacznie więcej, nawet dziesiątki mikrometrów, w przypadku chromu technicznego. Podkładową warstwę miedzi nakłada się z kąpieli cyjankowych o silnych właściwościach toksycznych. Stosowanie kąpieli cyjankowej związane jest dodatkowo z koniecznością kosztownej neutralizacji ścieków zawierających cyjanki. Równie niebezpieczny i uciążliwy jest proces elektrochemicznego chromowania, prowadzi się go bowiem w kąpielach, których głównym składnikiem jest chrom sześciowartościowy, niezwykle szkodliwy dla zdrowia człowieka, mający wyraźnie działanie rakotwórcze [10].
Proces nakładania warstw miedzi z kompleksów metali znaj dujących się w cieczy chłodząco-smarującej jest możliwy dzięki temu, że w czasie skrawania osiąga się największą czystość obrobionej powierzchni ze względu na jej odkrycie z wnętrza materiału. W wyniku zerwania ciągłości sieci krystalicznej, powierzchnia obrobiona jest silnie niestabilna, mechanicznie uszkodzona, o otwartej mikrostrukturze i wysokiej energii powierzchniowej. Przykładem takim może być powierzchnia stali 55 (rys. 6a), charakteryzująca się dużą ilością różnego rodzaju defektów, submikroszczelin stanowiących centra o podwyższonej chemicznie i elektrochemicznej aktywności (rys. 5 i 6).
Rys. 6. Powierzchnia stali 55 po toczeniu: a) na sucho - 1000x; b) w obecności kompleksu miedzi - 500x; c) w obecności kompleksu Cu+Zn - 2000x
Ponadto, w obszarze skrawania występuje temperatura ok. 1000°K, naprężenia powyżej 1000 MPa, emisja cząstek i inne zjawiska fizykochemiczne. Suma tych zjawisk, jak również odpowiednio skomponowane roztwory kompleksów metali wprowadzone w obszar toczenia, pozwalają na uzyskanie w czasie tej obróbki specjalnej powłoki. Powłoki jednoskładnikowe z Cu otrzymano z roztworu kompleksu miedzi, natomiast powłoki dwuskładnikowe, tj. z Cu+Zn (mosiądz) otrzymano z roztworów mieszaniny kompleksów miedzi i cynku. W czasie procesu skrawania miedź i jej stopy wypełniają wszelkie mechaniczne uszkodzenia powierzchni toczonej, polepszając ich gładkość i tworząc warstwę pod elektrolityczne chromowanie [9, 10].
Na wytworzone w ten sposób powierzchnie elementów ze stali nakładano kolejno galwanicznie warstwy niklu i chromu, jak również bezpośrednio warstwy chromu o pożądanej grubości. Czyniono to bazując na związkach chromu trójwartościowego: stężenie jonów Cr(III) w kąpieli 0,4 mola, przy czym źródłem tych jonów jest siarczan lub chlorek chromowy. Cr(III) kompleksowany jest jonami mrówczanowymi, których stężenie wyjściowe wynosi 0,8 mola [9]. Oprócz tych podstawowych związków chemicznych, w kąpieli znajduje się związek powierzchniowo aktywny i wybłyszczacze organiczne. Jako anody stosuje się grafit lub tytan platynowany. Głównym produktem reakcji anodowej jest obojętny chemicznie azot. Kąpiel bazująca na związkach Cr(III), w porównaniu z kąpielą tradycyjną, cechuje się zwiększoną wgłębnością i dopuszczalnością przerw prądowych. Kąpiel ta może być użytkowana w dotychczasowych instalacjach galwanicznych, oczywiście przy wymianie dotychczas stosowanych anod ołowiowych. Długotrwałe badania eksploatacyjne potwierdziły przydatność nowej kąpieli do praktyki przemysłowej. Pewnym mankamentem jest ograniczona grubość nakładanych powłok chromu - uzyskano warstwę chromu o grubości do 2,0 µm. Prowadzone są dalej badania nad zwiększeniem grubości warstwy chromu i obecnie nakładane są warstwy dochodzące do 10 µm [12].
Na rys. 7b przedstawiono warstwę chromu naniesioną bezpośrednio na stal 04J toczoną na sucho. Można zaobserwować miejsca, gdzie brak jest przyczepności chromu do stali - pokazuje to strzałka. Pośrednie warstwy niklu na stali 04J (rys. 7c) i miedzi na stali 10 (rys. 7a) stwarzają korzystne warunki do chromowania. Warstwy te są dobrze przyczepne tak do podłoża stali, jak i do warstwy chromu o różnej grubości [12].
Rys. 7. Warstwa chromu na stalach po toczeniu: a) w obecności kompleksów miedzi - stal 10, 350x; b) na sucho - stal 04J, 300x; c) w obecności kompleksu niklu - stal 04J, 300x
W przypadku chromowania Cr(III) [7] i nanoszeniu warstw podkładowych w czasie skrawania wg technologii [10], proces chromowania jest w całości procesem ekologicznym i w dodatku znacznie prostszym od chromowania tradycyjnego. Poniżej porównano tradycyjny i proponowany proces chromowania.
1. Obróbka wykańczająca skrawaniem w obecności roztworu kompleksu metali
2. Nadtrawianie w roztworze H2S04 + H2O
3. Płukanie
4. Niklowanie
5. Płukanie
6. Chromowanie w kąpieli Cr(III)
Oprócz pewnego uproszczenia procesu i obniżenia kosztów neutralizacji ścieków, główną zaletą nowego sposobu chromowania stali jest wyeliminowanie substancji bardzo niebezpiecznych dla organizmów żywych.
Nawęglanie. W wielu technologiach chodzi o nawęglanie pewnych tylko warstw wierzchnich (WW) elementów maszyn, co podyktowane jest przeważnie względami tribologicznymi. Inne fragmenty WW nie powinny być nawęglane, więc muszą być przed tym zabezpieczone. Ich zabezpieczenia wykonuje się przeważnie przez elektrolitycznie miedziowanie, polegające na nałożeniu powłoki z miedzi, zapobiegającej przedostawaniu się do tych WW węgla. Według wyżej wymienionej technologii, przy skrawaniu z udziałem cieczy opisanej powyżej z kompleksami Cu, można w czasie obróbki wykańczającej tych powierzchni otrzymać buforowe warstwy z Cu i ominąć dodatkowy zabieg, jakim jest elektrolityczne miedziowanie.
Dla uzasadnienia tej technologii, przeprowadzono próby toczenia wałka ze stali 10 z udziałem cieczy zawierających kompleksy Cu i Cu+Zn, a potem poddano ten wałek nawęglaniu w celu stwierdzenia, jak głęboko zalegać będzie węgiel. Na rys. 8 przedstawiono strukturę warstw nawęglonych i głębokość zalegania węgla w zależności od sposobu toczenia wałka. Jak wynika z rys. 8, głębokość warstwy nawęglonej wykonanej na stali 10 przedstawia się następująco;
- przy toczeniu na sucho - ponad 1,0 mm - rys. 8a,
- przy toczeniu z udziałem cieczy z kompleksami Cu+Zn około 0,5 mm - rys. 8b
- przy toczeniu z udziałem cieczy z kompleksami Cu - 0,25-0,3 mm - rys. 8c.
Z przeprowadzonych badań wynika więc, że istnieje możliwość prostszej niż dotychczas technologii tworzenia powłok buforowych, zapobiegających nawęglaniu WW niektórych części elementów maszyn. Chociaż badania nie są zakończone, to wynika z nich, że dalsze prace mogą przynieść pozytywne efekty praktyczne [11].
Rys. 8. Struktury warstw nawęglanych stali 10 (pow. 100x):
a) bez warstw; zabezpieczającej; b) z warstwą zabezpieczającą Cu+Zn; c) z warstwa zabezpieczającą Cu
6. Literatura
Pytko S.: Problemy smarowania w procesach obróbki skrawaniem. Mechanik nr 9, 1989.
Garkunov D.N. Tribotechnika. Moskva 1985.
Usui E., Shirakashi T.: Anałytical prediction cutting tool. Wear, v. 100, 1985.
Praca Zbiorowa. Kierownik Pytko S.: Projekt badawczy pt: „Nowe substancje chłodząco-smarujące i kompozyty o dobrych parametrach tribologicznych, wytwarzające warstwy o specjalnych właściwościach na elementach obrobionych”. Akademia Gómiczo-Hutnicza, Kraków 1995.
Marzec S., Pytko S., Zochniak A.: Sposób otrzymania chłodziwa uszlachetniającego obrabianą powierzchnię metali podczas obróbki skrawaniem. Patent nr 167431, Warszawa 1995.
Marzec S.: Właściwości warstw miedzi powstałych z cieczy w procesie toczenia. Zagadnienia Eksploatacji Maszyn, 3(103), 1995.
Pytko S., Marzec S.: Properties of the Layer Obtained in Steel Cutting Process with Special Liquid Based on Metal Complexes. International Tribology Conference, Yokohama, 1995.
Pytko S., Marzec S.: Quality Estimation of Layers Obtained in Steel Cutting Process with Special Liquid Based on Metal Complexes. International Tribology Conference, Yokohama, 1995, s. 1697.
Najdeker E., Bliźniak H.: Kąpiel do galwanicznego chromowania. Zgł. pat. P-307217.
Pytko S. i inni: Sprawozdanie projektu badawczego. Zakład Konstrukcji i Eksploatacji Maszyn AGH, 1999.
Najdeker E., Cendrowski S., Bakijewski R.: Kąpiele do chromowania galwanicznego bazujące na związkach chromu trójwartościowego II. Materiały Elektrochemiczne, Warszawa, 1997.
Część III
Smarowanie narzędzi w procesach formowania
elementów maszyn
l. Wstęp
W tej części omówione zostaną nowe substancje smarne, stosowane podczas tłoczenia blach, kucia brązów na gorąco oraz walcowania stali. Narzędzia, w tych procesach technologicznych, podlegają bardzo dużym obciążeniom, którym towarzyszą wysokie temperatury (ok. 1000°C). W formowaniu metali stosowane są również inne formy kształtowania elementów (m.in. przeciąganie), w których często ma miejsce smarowanie. Wiadomo, iż smarowanie odgrywa ważną rolę w procesach formowania elementów maszyn i urządzeń. Nie tylko ułatwia kształtowanie elementów (dokładność wymiarowa), ale także:
- polepsza gładkość powierzchni,
- poprawia strukturę warstwy wierzchniej i stan naprężeń własnych,
- zwiększa trwałość elementów formujących (matryc, walców itp.),
W procesach takich, jak walcowanie, do smarowania najczęściej stosuje się różnego rodzaju oleje lub wodę z dodatkiem oleju czyli emulsje, które w przypadku walcowania na gorąco mają za zadanie nie tylko smarować walce, ale również zbijać zendrę, bardzo niekorzystnie wpływającą na jakość walcowanego materiału. Natomiast w przypadku np. kucia na gorąco, najczęściej stosowane suspensje grafitowe oprócz zalet posiadają wady, tj. zadymianie otoczenia, zabrudzanie obsługi, penetracja w warstwę wierzchnią elementu kutego. W przypadku kucia metali kolorowych, zmusza to do wytrawiania (po procesie kucia), które z kolei stwarza wiele problemów ekologicznych.
Na podstawie badań własnych autora zaprezentowane zostaną przykłady stosowania nowych generacji substancji smarnych oraz trudności, związane z ich wdrożeniem na przykładzie:
- tłoczenia blach [l],
- kucia matrycowego zaworów ze stopów Cu [3, 4],
- walcowania szyn na gorąco [4].
2. Zastosowanie roztworów wodnych podczas tłoczenia blach
Zaletą stosowania smarowania podczas tłoczenia jest m.in. lepsza gładkość powierzchni wytłoczki oraz lepszy stan naprężeń własnych w niektórych miejscach elementu, gdzie zachodziła duża deformacja. Ważne jest także, aby zastosowane substancje smarne zabezpieczały element przed korozją w okresie przechowywania oraz dawały się łatwo usuwać z elementu przed pokryciem go np. powłokami z farb i lakierów. Sposoby usuwania substancji smarnych przez wytrawianie z ekologicznego punktu widzenia są bardzo niekorzystne i z tego powodu coraz rzadziej sieje stosuje.
W Polsce oraz w innych krajach opracowano nowe substancje smarne, które mogą być stosowane w tłocznictwie. Należą do nich m.in. ortofosforany etanoloamin, zwane DAP II (patent PRL 117035). Są one rozpuszczalne w wodzie i glikolu etylenowym w każdym stosunku. W tab. l zestawiono właściwości smarne tej substancji, tzn. podano wartości siły zespawania wyznaczone za pomocą aparatu czterokulowego dla roztworów DAP w wodzie i w glikolu.
Tab. l. Zestawienie wartości sił zespawania wodnych i glikolowych roztworów DAP (FD - fosforan dwuetanoloaminy, FT - fosforan trójetanoloaminy)
Rodzaj roztworu
Stężenie DAP [% m/m]
Obciążenie zespawania [daN]
FD
FT
Roztwór wodny
5 10 20
180 280 430
230 350 420
Roztwór glikolowy
5 10 20
480 720 800
520 780 800
Ponieważ lepkość roztworów wodnych DAP może być niewystarczająca (przy stężeniu od 30 do 70% m/m FD zmienia się od 3 do 292 [mPa s] w 20°C), dlatego też można bez żadnych problemów zastosować odpowiednie wiskozatory, np. Instar IL-50 lub Akrygel AL-5. Istotne jest również to, że istnieje możliwość zastosowania substancji DAP II do procesu prasowania nawet wtedy, gdy wcześniej zostały użyte inne substancje smarne. Stosując fosforany etanoloaminy o wartości pH = 2 ÷ 4, uzyskuje się roztwory mogące deemulgować oleje używane w uprzednich procesach, np. walcowania, i tym samym oczyszczenie zatłuszczonych powierzchni. Tak przygotowana powłoka pasywacyjna na powierzchniach tłoczonych zwiększa przyczepność farb i lakierów oraz zabezpiecza elementy przed korozją w czasie składowania. Jeżeli przed procesem tłoczenia przeprowadzane jest deemulgowanie, to uzyskana warstwa fosforanowa znacznie redukuje zużycie narzędzi.
Istnieje także możliwość wytwarzania na powierzchniach powłok fosforanowych na bazie DAP II, np.: żelazowo-cynkowych, manganowych, itp., o dobrych właściwościach przeciwzatarciowych. Zastosowanie tej substancji jako środka smarnego w procesie prasowania cechują również dobre właściwości przeciwkorozyjne. Przygotowanie powierzchni elementów, tłoczonych z udziałem DAP II, do malowania lakierami, sprowadza się do umycia w wodzie i osuszenia.
Substancje DAP II, ze względu na korzystne właściwości smarne, mogą znaleźć także zastosowanie w innych technologiach, np. przy przeciąganiu.
3. Zastosowanie olejów syntetycznych w procesie kucia stopów miedzi na gorąco
Autor we współpracy z prof. R. Szyndlerem prowadził badania smarowania matryc substancjami na bazie olejów syntetycznych (zamiast powszechnie stosowanymi suspensjami grafitowymi) w procesie kucia stali i stopów metali nieżelaznych. Były to substancje smarne na bazie estrów kwasów tłuszczowych (o nazwie produkcyjnej PROEL 80H), i które stosowane są również do komponowania trudno palnych cieczy do układów hydraulicznych [3]. W skład tych substancji wchodzą: |
- olej mineralny (20-25% m/m),
- dodatki przeciwutleniające i przeciwkorozyjne,
- dodatki emulgujące (tylko do zastosowania w walcownictwie).
W pracy [3] przedstawiono składy różnych olejów tego typu oraz propozycje ich zastosowania, natomiast w pracach [3, 4] niektóre własności substancji PROEL 80H oraz wartości uzyskane po przeprowadzeniu: typowego testu za pomocą aparatu czterokulowego (obroty górnej kulki 1200 obr./min ±50; temp. 293 K; czas 10 s), testu ASTM (obroty górnej kulki 1200 obr./min; obciążenie kulki 400 N; temp. 348 K; czas 60 min.) oraz testu Quakera (obroty górnej kulki 600 obr./min; obciążenie kulki 100 N, 200 N, 400 N; temp. 293 K; czas 30 min).
Substancja ta znalazła zastosowanie w jednej z fabryk do smarowania matryc przy kuciu kadłubów zaworów ciśnieniowych ze stopu miedzi.
4. Zastosowanie substancji PROEL 80H do smarowania profili walców przy walcowaniu szyn S-49
W technologii walcowania szyn stosuje się niekiedy substancje smarne jako dodatek do wody chłodzącej walce i zendrujacej zgorzelinę. Autor przeprowadził walcowanie 6586 ton szyn typu S-49 (na eksport do Brazylii). Przy walcowaniu szyn istotną sprawą jest między innymi stan warstwy wierzchniej, tzn. stan naprężeń własnych, gładkość powierzchni szyny oraz zużycie warstw wierzchnich walca w niektórych miejscach wykroju, a także współczynnik tarcia, który wpływa na wypełnienie wykroju przez gorący, walcowany metal. Przed badaniami oleju PROEL 80H, w celach porównawczych przetestowano również inne substancje jako dodatki do wody, stosowanej w czasie walcowania na gorąco. Były to oleje mineralne, roślinne i różne kompozyty. Najlepszy, ale również najdroższy, okazał się PROEL 80H.
Jako czynnik smarny zastosowano emulsję olejowo-wodną z 3-procentową ilością oleju PROEL 80H na bazie estrów kwasów tłuszczowych. Efekty walcowania były bardzo pozytywne, ale okazało się jednak, że walcownia nie posiada wody obiegowej w procesie technologicznym i drogi olej dodany do wody nie tylko powodował pienienie wyrzucanej wody, która była również stosowana dla chłodzenia innych układów, ale nie powracał do układu walcowniczego. Tak więc, z ekonomicznego punktu widzenia, efekt nie był zadowalający.
Według powyższych badań, związanych z kuciem na gorąco stopów miedzi oraz walcowania profili, można stwierdzić, że oleje na bazie estrów kwasów tłuszczowych (z dodatkami) mogą być z pożytkiem stosowane w tych procesach, w przypadku gdy temperatura deformowanego metalu nie przekracza 1000°C.
5. Literatura
Pytko S., Gałka S.: Możliwość zastosowania specjalnych roztworów wodnych w procesach tłoczenia blach. Mat. konf. „Wyroby hutnicze dla motoryzacji”, Kraków, 1989.
Pytko S., Gałka S.: Niesterotypny podchod k probleme trenija i iznosa v processe obrabotki rezanijem. Mat. konf. „VII Nemzetkoezi Szezamkonferencia es Kiallitas”, Miscilc (Węgry), 1999.
Pytko S.: Effects of Lubrication with Oils Based on Pat Acids Esters in Rolling Process and Heat Forging. Proc. Kolokwium „Industrieschmierstoffe- Eigeschaften, Anwendung Entsorgung”, Technische Akademie, Esslingen, 1988.
Pytko S.: Neue polnische synthetische Oele zum Schmieden und Warmwalzen. Mat. konf. „Katedr casti a mechanism stroju”, Brno, 1988.
Część IV
Problemy tribologiczne rozpatrywane w skali od makro do nanometrów
1.Wstęp
Omówione teraz będą problemy tarcia suchego, pomiędzy dwoma ciałami stałymi, wykonanymi z metali. Czyli będzie to takie tarcie, kiedy pomiędzy te współpracujące elementy metalowe nie wprowadzimy żadnego ciała trzeciego, spełniającego według naszych zamierzeń zmniejszenie współczynnika tarcia. W literaturze technicznej podaje się, że miarą oporów tarcia jest współczynnik tarcia, który jest podawany w podręcznikach i poradnikach dla wielu materiałów stosowanych na węzły tribologiczne. Podawane wartości współczynników tarcia, nie mają często dobrego udokumentowania badawczego i gdy się chce je zastosować w precyzyjnych a nawet nieprecyzyjnych urządzeniach nie można ich stosować, gdyż nie dają zadawalających wyników po wprowadzeniu tych elementów do eksploatacji. Są to wartości współczynników, śmiało można rzec, przybliżone. Dlatego też, kiedy rozpoczęto konstruowanie urządzeń dla podboju kosmosu, rozpoczęły się szerokie badania dla wyznaczenia parametrów tribologicznych różnych materiałów i tworzeniem powłok na ich powierzchniach, aby była bardzo duża gwarancja współpracy tych elementów przy braku powłok buforowych powstałych w wyniku utlenienia warstw wierzchnich. Autor spotkał się z takim problemem w praktyce inżynierskiej, kiedy próbował z podręczników dobrać wartości, tak zwanego współczynnika sczepności koła do szyny [4]. Okazało się po badaniach, że podawane w podręcznikach wartości współczynnika sczepności są o wiele wyższe od tych, które stwierdzono w czasie badań na rzeczywistych elementach wykonanych ze stalowych materiałów. Oprócz tego musimy wiedzieć, że w badaniach, istotnym jest przyjęcie modelu tribologicznego, na którym będziemy wykonywać badania dla praktycznych zastosowań oraz parametrów badań to jest: nacisków, względnych prędkości a nawet rodzaju otoczenia.
Dlatego też, tam gdzie chodzi nam o posiadanie dokładnych wartości współczynnika tarcia, musimy w wielu przypadkach wykonać własne badania i z nich przyjąć do obliczeń parametry tribologiczne. W Europie był prowadzony program badawczy, którego celem było znalezienie sposobów wyznaczenia współczynnika tarcia. Okazało się, że nawet przy tak ograniczonych warunkach badań, jaką przyjęła Grupa Laboratoriów (31 różnych instytucji w tym Instytut Technologii Eksploatacji w Radomiu ) w międzynarodowym programie o nazwie VAMAS ( Versailles Project on Advanced Materials and Standards), jak:
- materiały dostarczone do kilku laboratoriów z tego samego wytopu i takiej samej strukturze i twardości, badano skojarzenie stali oraz tlenku aluminium Al203,
- chropowatość powierzchni próbek wykonana o tych samych parametrach,
- otoczenie urządzenia badawczego podobne (w specjalnie klimatyzowanych pomieszczeniach),
- te same obciążenia próbek (naciski) i prędkości ruchu,
nie udało się otrzymać w tych laboratoriach tych samych wartości mierzonego współczynnika tarcia Na rys.1 podane są wartości współczynników tarcia otrzymane w różnych laboratoriach biorących udział w programie VAMAS.
Rys. 1. Wartości współczynników tarcia, otrzymane z badań w różnych laboratoriach realizujących program VAMAS.
Oznaczenia: C-Kanada, RFN-Republika Federalna Niemiec, F- Francja, GB-Wielka Brytania, I-Włochy, J-Japonia, USA-Stany Zjednoczone Ameryki [2]
Powyższe stwierdzenia sugerują nam, że tarcie nie jest zjawiskiem prostym a bardzo złożonym i nie da się tych samych zależności podawać przy rozpatrywaniu prasy, jak na rys.2, o sile nacisku 650MN, jak też przy rozpatrywaniu mikrorobota (schemat rys.3), którego wymiary wynoszą 2 mm.
Rys. 2. Prasa produkcji radzieckiej o nacisku 650 MN zainstalowana we Francji w 1978 r.
Rys.3. Schemat ideowy robota usuwającego zatory w żyłach.
1-system sterowania, 2-złącza w postaci układów scalonych, 3-mikrosilnik, 4-przegub, 5-czujnik ciśnienia, 6-naczynie krwionośne, 7-mikrorobot (w powiększeniu), 8-endoskop, 9- czujnik
To stwierdzenie będzie poparte wynikami otrzymanymi na bardzo prostym tribologicznym urządzeniu badawczym. Co zatem wpływa w prostych przypadkach tarcia na opory, czyli siły styczne tak przy rozpatrywaniu elementów w skali mm, jak też nanometrów będzie opisane poniżej.Czy może nas zatem dziwić fakt, tak bardzo rozwijającej się nauki, jaką jest tribologia, kiedy potrzebujemy coraz to mniejszych urządzeń o bardzo małych wymiarach i dość skomplikowanych, zastosowanych np. w medycynie czy też w komputerach przy ciągłej ich minimalizacji.
2. Przykład wyznaczania współczynnika tarcia suchego.
Ażeby dojść do sprecyzowania dlaczego inne wartości współczynnika tarcia otrzymujemy w przypadku elementów w skali makro i mikro czy też nano rozpatrzmy proste doświadczenie znane z fizyki przy wyznaczaniu kąta tarcia. W 2000 roku, na jednej z Konferencji podawano, że te proste często doświadczenia najwięcej sprawiają kłopotu w interpretacji, nawet zaawansowanym tribologom [12].
Ażeby stwierdzić, że współczynnik tarcia nie jest w całym zakresie nacisków zależny od niego, czyli:
m = nie jest zawsze = T/N
(1)
gdzie: m- współczynnik tarcia, T-siła tarcia, N- siła nacisku,
wykonano następujące proste doświadczenie na stanowisku, którego schemat przedstawiono na rys.4.
Rys. 4. Stanowisko do badania kąta tarcia.
1-Podstawa, 2-Równia pochyła, 3-Próbka, 4,5,6 - Przekładnia pasowa z pokrętłem, 7-Kątomierz, 8-Strzałka do pomiaru kąta.[3]
Prostym dowodem, że stwierdzenie opisane wzorem (1) nie jest zawsze słuszne, jest przypadek, kiedy jedno z ciał jest o bardzo małej wadze np. kurz, który znajdując się na elemencie z powierzchnią ustawioną pionowo (czyli kąt tarcia równa się 90° ) i nie zsuwa się.
Jak wiadomo siła tarcia (rys.4) w czasie z suwania się materiału po równi pochyłej zależeć będzie od kąta pochylenia, nazywanego też kątem tarcia, którego można wyznaczyć też innymi sposobami i wyprowadzić w sposób prosty, jak podaje się w fizyce. Doświadczenie na stanowisku rys.4, miało na celu znalezienie wartości współczynników tarcia dla materiałów, kiedy ich wartości zależeć będą od kąta tarcia i kiedy te wartości od tego kąta zależeć nie będą, kiedy nastąpi jak gdyby "przylepianie się" próbki do równi pochyłej czyli drugiego elementu i pomimo zmiany kąta nie będzie on się zsuwało po równi.
Opis doświadczenia jest następujący [3]. Na równi pochyłej ze stali poz. 2 (rys.4) o dość wysokiej klasie gładkości, położono próbki ze stopu aluminium (folia , która ze względu na duża powierzchnię była złożona) o odpowiednim ciężarze i dość wysokiej gładkości powierzchni. Przed badaniami tak równia pochyła, jak też powierzchnia próbki, która stykała się z równią były oczyszczone, środkami czyszczącymi a na końcu czystą benzyną. Doświadczenie rozpoczęto od ciężaru próbki 1,28 N, przy czym folia miała 2x10-2 N a pozostałą część to obciążniki. Po każdej próbie (wykonywano kilka zsunięć przy jednym ciężarze próbki) zmniejszano obciążenie o połowę przez usuwanie obciążników a na końcu przez przecinanie na połowę folii, która była złożona, gdyż jej powierzchnia miała wartość 4,76 dcm2 . Doświadczenie zakończono, gdy powierzchnia folii wynosiła 0,06 cm2 i gdy jej ciężar wynosił 0,00024 g. Na rys. 5 przedstawiono zależność kąta zsuwania się próbki z aluminium po stalowej równi w zależności od obciążenia próbki. Oczywiście znając kąt pochylenia równi, można wyliczyć współczynnik tarcia z prostej zależności; µ= tg kąta r pochylenia równi.
Jak wynika z przedstawionego wykresu rys.5. przy ciężarze próbki do 0,01 g nie tylko współczynniki tarcia były nie wiele zmienne ale i otrzymywane wartości były prawie powtarzalne, co wynika z zarejestrowanych kątów r rys.5.
Przy dalszym zmniejszaniu ciężaru próbki powtarzalność wyników była coraz mniejsza. Po zmniejszaniu ciężaru do 0,0005 g zsuwanie się próbki nie następowało nawet przy kącie 90° , co oczywiście nie da się wyjaśnić znanymi przyczynami oporów tarcia jak; odkształcenia sprężyste czy też plastyczne obszarów styku, mikroskrawaniem czy też adhezyjne łączenie styków, jak to charakteryzuje się modelami przedstawionymi na rys.6.
Rys. 5. Wykres zależności kąta tarcia r od ciężaru próbki zsuwającej się po równi pochyłej, wyznaczony na przedstawionym schematycznie urządzeniu rys.4.
Rys. 6. Modele styku wierzchołków chropowatych powierzchni ciał stałych i wynikające stąd zużycie [8]
Według mojej wiedzy, najlepszym wzorem dla wyznaczenia współczynnika tarcia jest wzór Bowdena, który określa współczynnik tarcia następującą zależnością:
m = t / pH
(2)
gdzie : t - maksymalne naprężenia ścinające warstw wierzchnich elementu, pH - maksymalne naciski hertzowskie dla danego materiału.
Z powyższego wzoru wynika, że współczynnik tarcia, będzie mały wtedy, kiedy pH będzie duże , natomiast t będzie małe. Taką własność ma stop łożyskowy zwany Babbitem, ze względu na to, że jego struktura przedstawia miękką osnowę, w której znajdują się twarde kryształy, będące nośnikami obciążenia i wpływające na dużą wartość pH stopu łożyskowego.
Nic też dziwnego, że w przypadku mikrourządzeń musimy wyjaśnić, po otrzymaniu wyników przedstawionych na rys.5, z jakiego powodu wartości współczynników tarcia są tak bardzo duże, przy małych dociskać do siebie elementów. Jakie prawa w tym przypadku rządzą?
3. Współczynniki tarcia dla elementów stykających się w czasie tarcia na obszarach mikro/nanometrach
Współczesne urządzenia takie jak; mikroroboty, otwarzacze obrazów zapisanych na taśmach, dyskach komputerowych mają styk elementów, który jest w skali mikro, czyli odmierzany jest mikrometrami a nawet nanometrami i ważą g. W takich przypadkach obciążenia elementów też muszą być w mN czy też nN. Szczególnie ważną sprawą dla tych urządzeń jest nałożenie i zużycie się ultra cienkich warstw ochronnych na nośniku magnetycznym dysku twardego, których grubości wynoszą 3-5 nm [6,7]. Istotnym są także badania tak zwanego tarcia stic-slip, gdyż w przypadku zastosowania warstw smarujących zabezpieczenie może być lepsze w kinematycznej współpracy elementów, natomiast przy starcie, kiedy mamy tarcie statyczne mogą zachodzić sczepienia pomiędzy poszczególnymi nierównościami powierzchni elementów, a takie warunki współpracy występują we współpracy głowicy magnetycznej np.z dyskietką. Dlatego wiele badań dla elementów wykonanych w mikrometrach lub nanometrach wykonuje się na mikrotribotesterach typu stic-slip.
Z przedstawionych powyżej własnych badań wynika, rys.5, że wartości współczynnika tarcia w skali mikro są o wiele większe w stosunku do tych przypadków, gdy styk jest w milimetrach a obciążenie w newtonach. Od czego zatem zależeć będzie współczynnik tarcia w przypadkach mikrostyku? Jakie będą tu musiały być brane pod uwagę prawa fizyczne? Jakimi sposobami będziemy badać te opory tarcia? Trudne pytania, na które nie będzie dokładnej odpowiedzi.
Na ten temat ukazało się w ostatnich latach bardzo dużo prac a nawet są wydane podręczniki [4]. Nie ma jednak w nich jednoznacznej odpowiedzi, jaka jest fizyka tarcia w skali mikro, czy nanometrach.
Problematyką tą zajmują się obecnie nie tylko mechanicy, ale wkroczyli tu ze swoją wiedzą fizycy, zajmujący się budową atomową metali, chemicy i materiałoznawcy. W Polsce Ośrodkiem, w którym wiele prac poświęcono tym zagadnieniom jest Instytut Mikromechaniki i Fotoniki Wydziału Mechatroniki Politechniki Warszawskiej [5].
Ażeby zrozumieć problemy mikro i nanotribologii musimy bliżej poznać pewne własności ciała stałego.
3.1. Własności warstwy wierzchniej i powierzchni ciała stałego
Każdy tribolog wie, że jednym z parametrów powierzchni jest jej chropowatość nie- zależnie od tego, jaką obróbką mechaniczną tą powierzchnię wykonujemy i niezależnie od tego jak tą chropowatość mierzymy . W tym opisie parametrów chropowatości powierzchni istotnym jest to w jakiej chcemy poruszać się skali co przedstawiono na rys.7 [7,8]
Rys. 7. Fraktalny charakter profilu powierzchni [7]
Rys. 8.
Jeżeli rozpatrywać będziemy w skali mikro/nano to wówczas mamy możliwość widzieć porwany przez narzędzie pojedynczy kryształ warstwy wierzchniej metalu elementu, z którym współpracuje drugi, z drugiego partnera pary tribologicznej, podobny kryształ z porwaną powierzchnią w czasie obróbki lub tarcia. Oprócz tego musimy wiedzieć, że w tej warstwie wierzchniej elementu, opisanej powyższym kształtem powierzchni o danej tak zwanej chropowatości, będziemy mieli mikro/nano pęknięcia oraz różne zaadsorbowane związki z otoczenia, jak też warstwy tlenkowe, które tworzą się w czasie obróbki, tarcia dzięki zaadsorbowanemu tlenu z powietrza. Powietrze z tlenem łatwiej w tą warstwę wierzchnią penetruje, jeżeli element jest obciążony i w warstwie wystąpią naprężenia rozciągające pochodzącymi od obciążenia elementów trących lub własne (zwane też resztkowe). Według Finka w stanie naprężonym utlenienie stali jest wielokrotnie szybsze [9].
Wiadomym jest też, że wewnątrz ciała stałego, atomy usytuowane w siatce przestrzennej znajdują się w równowadze z atomami sąsiednimi, co nadaje materiałowi cech spójności i odporności na odkształcenia. Siły spójności wewnątrz ciała stałego są bardzo duże i wielokrotnie przekraczają wytrzymałość tych ciał mierzone obecnymi metodami. Przykładowo siły spójności w stali wynoszą około 2x10-2 MN/mm2. Natomiast na powierzchni ta równowaga jest zaburzona. Zewnętrzne atomy ciała stałego dysponują wolną energią molekularną, dzięki czemu wchodzą tak szybko w oddziaływanie z otoczeniem., co zostało wykorzystane przy tworzeniu powłok z metali z znajdujących się w cieczach chłodząco-smarujących w czasie toczenia stali według opisu przedstawionego powyżej [10]. A zatem im bardziej "rozwiniętą" jest powierzchnia ciała stałego tym szybciej zachodzić będą zjawiska fizyko-chemiczne na powierzchni. Świadczyć mogą o tym obrazy powierzchni o dużym powiększeniu nawet po obróbce wykańczającej rys.9.
gdzie:
a) styk ostrza z metalem,
b) hipotetyczny styk nierówności powierzchni obrabianego elementu i noża w skali mikro,
c) styk ostrza z nierównościami powierzchni obrabianego elementu i cieczą chłodząco-smarującą,
d) mikroskopowa fotografia powierzchni obrabianej- pow.x5000
Jak podano powyżej w części IV, tworzenie się warstw z miedzi na powierzchni odkrytej podczas toczenia jest możliwe, gdyż istnieją szczególnie sprzyjające warunki, a mianowicie :
- zostaje odkryta super czysta powierzchnia,
- występuje wysoka temperatura,
- uaktywniają się lokalne centra aktywne z niektórych metali zawartych w stali np. Fe, Ni, Al i inne,
- ma miejsce deformacja plastyczna powierzchni,
- zachodzą inne zjawiska fizykochemiczne.
Istnieje też możliwość zaprogramowania takich parametrów skrawania, że następuje przed ostrzem narzędzia wcześniejsze pęknięcie skrawanego metalu i pojawienie się próżni, co ułatwia wnikanie w obszar pracy ostrza noża cieczy chłodząco-smarującej. Warstwa wierzchnia stali wytworzona przez ostrze noża tokarskiego zostaje także rozluźniona na pewnej, bardzo małej grubości i wskutek rozklinowującego działania adsorbowanej cieczy a składniki jej wnikają w mikrostruktury powstałe z uszkodzeń siatki krystalicznej. Powierzchnia będąc w styku z cieczą opartą na kompleksach miedzi pozwala na penetrację składników cieczy do mikroporów i mikropęknięć konstytuując na jej powierzchni warstwę miedzi. Woda niosąca ugrupowania metaliczne w obszar ostrza w warunkach częściowej próżni, wysokiej temperatury i podwyższonego stanu naprężeń bardzo szybko paruje sprzyjając procesowi konstytuowania warstewek metali na powierzchniach elementów obrabianych. W trakcie trwania tej obróbki osadzanie metali z cieczy może odbywać się wg. pojedynczych lub łącznych reakcji tj.:- wymiany jonowej,- redukcji, - metody kontaktowej, - dyfuzji metali.
Na intensywność osadzania się warstwy miedzi zasadniczy wpływ mają wartość pH cieczy, zawartość środka redukującego, temperatura toczonej powierzchni i inne. W przeprowadzonych badaniach opisanych w pracy [10] stosowano wiele różnych organicznych i nieorganicznych substancji redukujących. Wyniki zadowalające otrzymano stosując jako reduktory: formalinę, paraldehyd, wodzian hydrazyny, podfosforyn sodu i inne.
Co musimy jeszcze wiedzieć, aby zrozumieć anomalie przy rozpatrywaniu procesów związanych z tarciem w makro i mikro skali. W czasie współpracy jednego partnera z drugim pary tribologicznej, występujące siły tarcia powodują w skali makro deformacje i przemieszczenie się kryształów warstwy przypowierzchniowej, co bardzo łatwo wyznaczyć z fotografii zgładów wykonanych wzdłuż drogi tarcia. Jeżeli tą deformacje będziemy rozpatrywać w skali nano to wiadomym jest, że wystąpi też płynięcie kryształów i ślizganie się po sobie warstw atomowych wzdłuż ich płaszczyzn poślizgu i zależeć to będzie od sposobu upakowania atomowego. Na rys.10 przedstawiono dwa systemy upakowania; a) kiedy poślizg płaszczyzn jest łatwiejszy pomimo gęściejszego upakowania atomowego i b) kiedy poślizg pomiędzy płaszczyznami jest trudniejszy, co wyjaśniają linie pochyłe pomiędzy atomami (podające jakby równie pochyłe). Oprócz tego w przypadku "a" atomy częściej mogą znaleźć się w warunkach równowagi- co wyjaśnia rys.10 [11].
Rys. 10. Modelowe przedstawienie płynięcia kryształów, przedstawione ułożeniami atomów
a) ciaśniejsze upakowanie atomów, b) słabsze upakowanie atomów [11]
3.2. Próba wyjaśnienia zjawiska tarcia w skali mikro/nano
Na obecnym poziomie wiedzy wyjaśnienie zjawiska tarcia w skali mikro/nano jest trudnym zadaniem. Jedno można stwierdzić, że na powierzchniach próbki, jak też pochylni użytej do przedstawionych wyżej badań, tworzą się; warstwy tlenków, par gazów i pary wodnej z powietrza o grubości kilku nanometrów. Pomierzenie tej powłoki jest możliwe, ale trudne. I jeżeli na takiej powierzchni elementu położymy drugi element o bardzo małej wadze, to wówczas zetknięte te dwa ciała stałe po zbliżeniu tworzyły będą wspólną powłokę w której będą zachodziły takie połączenia chemiczno fizyczne, które będą powodowały nazwane w pracy [7]" przylepianie się" elementów , dając tym samym utrudniane zsuwanie się próbki po powierzchni pochylni.
W przypadku skali makro taka sytuacja wystąpić nie może, gdyż styk jest tylko w nielicznych miejscach ciał trących i pomiędzy powierzchniami mamy puste przestrzenie wypełnione powietrzem. Stwierdzono przecież prostym doświadczeniem, że powierzchnie dwóch elementów starannie obrobione, o powierzchni nominalnej styku 21 cm2 , w zależności od siły docisku stykają mają rzeczywistą powierzchnię styku granicach 0,05 - 0,0002 cm2 [8,12]. A zatem, jeżeli w pierwszym przypadku o oporach tarcia decydować będzie: odkształcenie sprężyste i plastyczne mikroskrawanie i ewentualnie adhezyjne łączenie niektórych występów -rys.10, to w przypadku mikro/nano ten proces nie będzie istniał a wystąpi łączenie "powłok gazowo wodno tlenkowych powstałych na powierzchniach dających to "sklejanie" się elementów.
4. Podsumowanie
Trudno jest autorowi w tym krótkim przeglądzie stwierdzić, czy powyższe wyjaśnienia zjawiska tarcia w skali "mikro i nano" są wystarczające. Dlatego muszą być prowadzone dalsze badania:
- adhezji pomiędzy kryształami ciał stał z powstającymi samorzutnie powłokami i wytrawionymi czystymi powierzchniami w próżni,
- zbadanie zjawisk elektrycznych w tych powłokach i transferu pierwiastków z jednego ciała na drugie. Okazuje się, że są przypadki, kiedy zużycie ciała miększego jest mniejsze niż twardszego w parze tribologicznej, np. nić bawełniana trąca z twardą stalą, miedź ze stalą itp.
- następnym ważnym problemem jest tworzenie mikropowłok przeciwzużyciowych, które byłyby też powłokami smarującymi zmniejszającymi opory tarcia.
Innymi ważnymi problemami czekającymi na rozwiązania są: mikroroboty, sztuczne elementy organizmu człowieka, które w oparciu o badania tribologiczne da się w przyszłości rozwiązać.
5. Literatura
Pytko S., Furmanik K.: Nomogramy do określenia wymiarów i nośności granicznej kół obciążonych siłą normalną lub momentem napędowym. Przegląd Mechaniczny Nr.3/1974
Szczerek M.: "Metodologiczne Problemy Systematyzacji Eksperymentalnych Badań Tribologicznych" Wyd. Inst. Techn. Eksploatacji. Radom 1997 r.
Krajewski S.: Uwagi dotyczące tarcia "suchego. Manuskrypt w posiadaniu autora publikacji.
Rymuza Z.: Problemy Mikro/Nanotribologii. Zag. Ekspl. Maszyn. Wyd. PAN Z.3.2000 r.
Piekoszewski W.,
Mandelbrot B.: Fractals: Form Change and Dimension. Wyd. Freeman New York.177
Pytko S.: Podstawy Tribologii i Techniki Smarowniczej. Skrypt AGH Nr.1164 .1989 r.
Krause H., Schroelkamp Ch.: Influence of Non Metallic Inclusions on the Wear Behaviour of Ferrous Materials in Nominally dry Friction System. Zagad. Ekspl. Maszyn. Wyd. PAN Z1.1986r.
Marzec S., Pytko S.: Tribologia Procesów Skrawania Metali- Nowe Ciecze Chłodząco-Smarujące. Biblioteka Problemów Eksploatacji. Wyd. ITE 1999 r.
Praca Zbiorowa: Istota i Właściwości Materiałów Nowoczesnych. tłum z ang. Wyd. PWN Warszawa 1970 r.
Bowden F.P.,Tabor D.: Tarcie i Smarowanie /tłum z ang/. Wyd. PWN Warszawa 1962.
PUBLIKACJE
1953 r.
Skrypt. Części Maszyn. Praca zbiorowa. Pytko S.: Wytrzymałość zmęczeniowa. Wyd. AGH.
1954 r.
Skrypt. Części Maszyn. Praca zbiorowa. Pytko S.: Wytrzymałość zmęczeniowo-kształtowa. Wyd. PWN.
Pytko S.: Połączenia rurowe. Skrypt jak wyżej.
Pytko S.: Mechanizmy. Skrypt jak wyżej.
Pytko S.: Zespoły dławiące i zamykające przepływ. Skrypt jak wyżej.
1961 r.
Pytko S.: Wpływ wymuszonych drgań próbek na dokładność pomiarów przy giętno-obrotowych badaniach zmęczeniowych. Przegląd Naukowo-Techniczny AGH. Seria H.Z. 4 Nr 10.
Pytko S.: Wpływ sił stycznych na wykruszanie (pitting) walców hutniczych. Mater. VII Sesji Naukowej: „Postęp Techniczny w Hutnictwie”. Wydz. Metalurgiczny AGH.
1962 r.
Pytko S.: Kilka uwag na temat wytężenia materiału w kontakcie dwu współpracujących zębów kół zębatych oraz walców. Problemy Projektowe Hutnictwa i Przemysłu Maszynowego.
Pytko S.: Uwagi dotyczące zmęczeniowego wykruszania się walców hutniczych. Hutnik Nr 5.
Pytko S.: Wpływ działania tarcia tocznego na własności warstwy podpowierzchniowej. Przegląd Mechaniczny Nr 13.
Dyląg Z., Dacko M., Orłoś Z., Pytko S.: Elastooptyczne badania naprężeń kontaktowych w przypadku dwu walców. I Symp. z zakresu Elastooptyki. Warszawa.
1963 r.
Pytko S.: Communications- Contact stress distributions on elliptical contact surface subjected to radial and tangential forces. Proc. of the Institution of Mechanical Engineers. Vol 177.
Pytko S.: Miejsce największego wytężenia w strefie kontaktu dwóch walców przy uwzględnieniu sil stycznych. Zeszyty Naukowe AGH Nr 42 Elektr. i Mech. Górn i Hutn. Z. 10.
Dyląg Z., Orłoś Z., Pytko S.: Badania naprężeń w przypadku złożonego obciążenia dwóch walców. Biuletyn WAT Nr 11/12.
1964 r.
Praca doktorska. Pytko S.: Wpływ sił stycznych na zmęczeniowe wykruszenie (pitting) walcowych powierzchni elementów tocznych. Maszynopis. Biblioteka AGH.
1965 r.
Pytko S.: O możliwościach wykorzystania metody elastooptycznej dla badań wytężenia materiału i rozkładu naprężeń w zagadnieniach kontaktowych. Mechanika Teoretyczna i Stosowana. Z. 3.
Pytko S.: Studiul influentei diferitiior factori asupra distrugerii prin „pitting” a elementelor, care lucrew in conditiiłe sarcinii de contact. Mater. Conference de Mecanica. Acad. Rep. Soc. Romana. Bucarest, 1965.
Pytko S.: Photoelastische Untersuchungender Spannungen zwischen den Beruehrungs-flaechen weier Zylinder zweks Bestimmung des Verschleisses der Maschinenteile durch pitting. Mater. V-ten Konferenz fuer Schweisstechnik und Metalipruefung. Timisoara - Rumunia,
Pytko S., Szczurek B.: Wpływ czynnika smarującego na wykruszanie powierzchni kulek łożysk tocznych. Mat. I Narady Naukowo-Technicznej „Tarcie Zużycie i Smarowanie” .Wyd. SIMP, Warszawa.
Pytko S.: O możliwościach wykorzystania wyników z badań elastooptycznych płaskiego stanu naprężenia (krążki) dla badań rozkładu naprężeń w przypadku płaskiego stanu odkształcenia w zagadnieniach kontaktowych. Mat. II Sympozjum z Zakresu Elastooptyki, Warszawa.
tko S.: Mikroprzemieszczenia w strefie styku dwóch walców sprężystych. Zeszyty Naukowe AGH Elektr. i Mechan. Góm. i Hutn. Z. 13.
1966 r.
Pytko S.: Teoretyczne rozważania nad możliwością powiązania wytrzymałości zmęczeniowej Zgo, z trwałością powierzchniową materiału walca przy obciążeniach stykowych. Zagadniania Tarcia Zużycia i Smarowania. Wyd. KBM-PAN.
Pytko S.: Wytężenie materiału w obszarze styku dwóch walców sprężystych przy obciążeniu normalnym i stycznym. Mat. IV Konf. Wytrzymałości i Badania Materiałów, Wrocław.
Pytko S.: Naprężenia własne i deformacje w warstwie podpowierzchniowej walców (przy obciążeniach stykowych powyżej granicy sprężystości). Mechanik, Nr 10.
Pytko S.: Communications- Analysis of spin/roli conditions and the frictional-energy dissipations m angular- contact thrust bali bearings. Proc. of The Inst. of Mechanical Engineering. Vo. 181. Part I Nr 16.
Pytko S.: Photoelastische Untersuchung der Spannungen zwischen den Beruehrugsflaechen zweier Zylinder, zweks Bestimmung des Verschleisses der Maschinenteile durch Pitting. Die Arbeiten der V-ten Konferenz fuer Schweisstechnik und Metalipruefung. Timisoara.
Pytko S., Szczurek B.: Próba oceny wpływu różnych gatunków grafitu jako dodatku do smaru stałego na jego własności przeciwzużyciowe. Mat. IV Konf. Wytrzymałości i Badania Materiałów. Sekcja II. Wyd. Pol. Wrocławskiej.
1967 r.
Pytko S., Kaczor J.: Zagadnienia reologiczne w przypadku smarowania elementów tocznych. Mat. Konf. „Problemy gospodarki i techniki smarowniczej w Polsce”, Bielsko-Biała Wyd. NOT.
Pytko S.: Analiza odkształceń i zmian mikrotwardosci w warstwach podpowierzchniowych elementów pracujących stykowo (koła zębate, łożyska toczne). Streszcz. Ref. na III Sympozjum Katedr Podstaw Konstrukcji Maszyn. Żegiestów.
Pytko S.: Rola czynnika smarującego w procesie zużywania się elementów pracujących stykowo (przekładnie zębate, łożyska toczne). Mat. I Konf. Nauk.-techn. nt. „Ciągniki gąsienicowe w rolnictwie”. Cz. II. Gorzów.
Pytko S.: Zjawiska występujące przy kontakcie ciał w procesie tarcia Streszcz. Ref. Sympozjum „Problemy tarcia i zużycia”. Org. KBM-PAN.
Pytko S.: Wykorzystanie aparatu czterokulowego do oceny własności przeciwpittingowych środków smarujących. Pomiary Automatyka Kontrola Wyd. Czas.Techn. Nr 1/1967.
Monografia. Pytko S.: Badania Mechanizmu niszczenia powierzchni tocznych elementów maszynowych. Zeszyty Naukowe AGH Z. 25 Sekcji Elektr. i Mechan. Górn, i Hutnictwa.
1968 r.
Pytko S., Klein W.: Eigenschaftsaenderungen von Metalloberflaechen durch Einwirkung von EP-Zusaetzen auf Metalle. 10 Internat. Symposium „Schmierstoffe, Schmierungs und Lagertechnik. Halle-NRD.
Pytko S.: Izucenije vlijanija raziichnych faktorov na pittingovoje razrushenie i istiranije elementov rabotajushchych v usloviach kontaktnoi nagruzki. Revue Roumaine des Sciences Techniques-Serie de Mecanique Appliquee. T.13.
Pytko S., Warszyński M., Kuliński S., Środa P., Gębuś R.: Analiza przyczyn przedwczesnego zużywania się zębów kół zębatych przekładni siłowych walcarek. Prace Naukowo-Techniczne Huty im. Lenina Nr 22.
1969 r.
Pytko S.: Investigations conceming the formation of cracks and chips on the surface of rolling elements. Zagadnienia Tarcia Zużycia i Smarowania. Z.5.
Pytko S.: The mechanism of rolling bearings failure. Com. Celei de-a VI Confer. de Sudura si Incercani de Metale. Sektion II Timisoara.
Pytko S., Bednarek K.: Nowoczesne rozwiązania konstrukcyjne urządzeń smarowniczych w hutnictwie. Technika i Gospodarka Smarownicza w Przemyśle Z. III Cz. I Wyd. SITPH.
1970 r.
Pytko S.: Zjawiska występujące przy kontakcie ciał w procesie tarcia. Zagadnienia Tarcia Zużycia i Smarowania Z.6.
Pytko S., Klein W.: Eigeschaftsaenderungen von Metalloberflaechen durch Einwirkung von EP-Zusaetzen. Schmierungstechnik Nr 7.
Pytko S.: Postęp wiedzy w dziedzinie smarowania. Mat. Konf. Zagadnienia Konstrukcji, Eksploatacji i Niezawodności Maszyn w Świetle Badań nad Tarciem, Zużyciem i Smarowaniem. SIMP, Politechnika Częstochowska.
Pytko S.: Mechanizm razrushenija rabochich powierchnostiej podshipnikov kachenija. Ekspress Informacja Detali Mashin. Moskwa Nr 21.
Pytko S., Bednarek K.: Metoda projektowania układów smarowania mgłą olejową. Streszcz. Mat. na III Konferencję Smarowniczą. Postęp w konstrukcji urządzeń smarowniczych w technice i technologii. Katowice.
1971 r.
Pytko S., Bednarek K.: Zasady projektowania i obsługi układów smarowania mgłą olejową. Cz. I. Technika Smarownicza Nr l.
Pytko S., Bednarek K.: Zasady projektowania i obsługi układów smarowania mgłą olejową.Cz. II. Technika Smarownicza Nr 2.
Pytko S.: Smarowanie w technice. Technika Smarownicza Nr 2.
Pytko S.: Program wykładów na Studium Podyplomowym w zakresu Techniki Smarowniczej na AGH. Wyd. SITPH-Katowice.
1972 r.
Pytko S.: Recenzja książki - M.Wysocki: Systemy smarownicze w przemyśle ciężkim. Technika Smarownicza Nr 2.
Pytko S., Bednarek K.: Schmierung der Waeltzlager fuer Schnellaufende Walzen. Ref. 13 Intern. Symposium Schmierungstechnik. Kamer der Technik Lipsk.
Pytko S., Badocha A.: Niektóre aspekty trwałości wysokoobrotowych łożysk tocznych walcarek. Mat. Sesji Nauk. Instytutu Podstaw Budowy Maszyn AGH.
Skrypt audiowizualny. Wyd. Zbiorowe: Technika Smarownicza. Wyd. Polskiego Komitetu Techniki Smarowniczej. Katowice SITPH.
Pytko S.: Rola materiału smarującego w pracy przekładni zębatych. Mat. Konf. „Problemy smarownicze w transporcie i komunikacji”. Kraków.
Pytko S.: Program wykładów na Studium Podyplomowym z zakresu Techniki Smarowniczej. Wyd. SITPH.
Bednarek K., Pytko S.: Smarowanie łożysk tocznych wysokoobrotowych walcarek. Technika Smarownicza, Nr 6.
1973 r.
Pytko S., Bednarek K.: Grundlage fuer die Projekfierung von Oelnebelsmiersystem. Schmierungstechnik Nr l.
Pytko S., Bednarek K.: Grundlage fuer die Projektierung von Oelnebelsmiersystem. Schmierungstechnik Nr 2.
Pytko S., Bednarek K.: Grundlage fuer die Projektierung von Oelnebelsmiersystem. Schmierungstechnik Nr 3.
Pytko S., Bednarek K.: Grundlage fuer die Projektierung von Oelnebelsmiersystem. Schmierungstechnik Nr 4.
Pytko S., Środa P.: Wpływ ciśnienia oleju na niszczenie powierzchni elementów maszyn pracujących stykowo. Zagadnienia Tarcia Zużycia i Smarowania Z. 12.
Pytko S.: Postgraduate Courses in the field of lubrication technique in Poland. Proc. of First European Tribology Congres. London.
1974 r.
Pytko S., Furmanik K.: Nomogramy do określenia wymiarów i nośności granicznej kół obciążonych silą normalną lub momentem napędowym. Przegląd Mechaniczny Nr 3.
Pytko S., Ślęzak S.: Możliwości wykorzystania policzterofluoroetylenu na łożyska ślizgowe. Prace Naukowe Inst. Konstrukcji i Eksploatacji Maszyn Pol. Wrocławskiej Nr. 29.
Pytko S., Furmanik K.: Projektowanie kół jezdnych i napędowych w dźwignicach. Przegląd Mechaniczny Nr 3.
1975
Pytko S., Środa P.: Podział i ocena maszyn do badania materiałów na koła zębate. Zagadnienia Eksploatacji Maszyn. Z. l (21).
Krause H., Pytko S.: Mechanism odkształcenia warstw wierzchnich rolek toczących się po sobie z poślizgiem. Zagadnienia Eksploatacji Maszyn Z. l (21).
Pytko S., Środa P.: Die Erscheinungen in der Oberflaechenschichten der Kontaktweise Arbeitenden Maschinenelemente und deren einfluss auf Lebensdauer. Mat. VI Ved. Konference Katedr Casti Stroju. Brno.
Pytko S.: Recenzja książki H.Kozlowieckiego „Łożyska tłokowych silników spalinowych”. Wyd. Komunikacji i Łączności. Zagadnienia Eksploatacji Maszyn Z. 3 (23).
1976 r.
Pytko S., Środa P.: Die Erscheinungen in der Oberflaechenschichten der Kontaktweise Arbeitenden Maschinenelemente und deren einfluss auf Lebensdauer. Schmierungstechnik Nr 11.
Pytko S.: Tłumaczenie z j.niemieckiego art. H.Uetz-Zużycie materiałów przy udziale ziarnistych materiałów mineralnych. Zagadnienia Eksploatacji Maszyn Z. l.
Pytko S., Wierzcholski K.: Wpływ zmiennego współczynnika sczepienia na rozkład naprężeń w strefie kontaktu dwóch walców obciążonych siłami stycznymi. Zagadnienia Eksploatacji Maszyn. Z. 1(25).
Pytko S„ Wierzcholski K.: Wytężenie materiału w obszarze styku dwóch walców przy uwzględnieniu zmiennego współczynnika sczepienia. Zagadnienia Eksploatacji Maszyn, Z. 2 (26).
Pytko S., Chmura E.: Badania własności tribologicznych tworzyw niemetalicznych w warunkach toczenia z poślizgiem. Mat. Semin. „Tworzywa Sztuczne w Budowie Maszyn”. Pol. Krakowska.
Pytko S., Środa P.: Krajowa aparatura badawcza procesów tarcia i zużywania elementów maszyn pittingu i frettingu. Mat. VI Jesiennej Szkoły Tribologicznej. Wyd. Woj. Inst. Techn. Panc. i Sam.
Pytko S.: Elastohydrodynamiczna teoria smarowania w nauczaniu Podstaw Konstrukcji Maszyn. Mat. Seminarium „Jedn. Podstaw Konstrukcji Maszyn”. Wyd. Pol. Warszawskiej.
Pytko S., Zachara B.: Nośność spoczynkowa podpór kulowych mechanizmu wykorzystującego elementy łożyskowe. Biuletyn- Prace Badawczo-Rozwojowe Przemysłu Prec. Nr 1/1976.
1977 r.
Pytko S., Furmanik K.: Wpływ docisku i kinematyki ruchu koła na jego opory tarcia. II Krajowa Konferencja „Pojazdy Szynowe”. Wyd. Pol. Krakowskiej.
Pytko S., Wierzcholski K.: Nieustalony przepływ oleju w szczelinie kontaktu dwóch współpracujących walców. Zagadnienia Tribologii. Wyd. PWN.
Pytko S., Wierzcholski K., Janiszewski R.: Ferrociecze w zagadnieniach tarcia, zużycia i smarowania. Technika Smarownicza Tribologia. Nr. 5-6/1978.
Pytko S.: Program wykładów na Studium Podyplomowym z zakresu Techniki Smarowniczej. Wyd AGH.
1979 r.
Pytko S., Wierzcholski K.: Elastohydrodynamic contact between two rollers unsteady motion. WEAR vol. 55.
Pytko S., Wierzcholski K.: A review of electro-magnetohydrodynamics problems concerning the contact between two elastic rollers. Zagadnienia Eksploatacji Maszyn Z. l (37).
Pytko S., Bednarek K.: Układ do automatycznego smarowania łańcuchów. Wyd. AGH Ekspres Informacja.
Pytko S., Wierzcholski K.: Metoda rozwiązania ełastohydrodynamicznego kontaktu w ruchu nieustalonym. Zagadnienia Eksploatacji Maszyn, Z. 2 (38).
Pytko S.: Sylwetka inżyniera roku 2000. Mat. Konf. „Inżynier Roku 2000”. Wyd. NOT.
Patent. Pytko S., Dziób R., Furmanik K.; Hamulec cierny. Nr 218620.
1980 r.
Pytko S., Ryniewicz A.: Self-lubricating porous-bearings filled with slow-burning oils. Tribologia e Lubrificatione Nr 2.
Pytko S., Wierzcholski K.: Ferrohydrodynamic contact between two cooperating rollers. Proc. Intern. Colloquium. Technische Akademie Esslingen.
Pytko S.: Co nowego w tribologii. Technika Smarownicza Tribologia Nr 3/1980.
Pytko S., Ryniewicz A.: Badanie obciążalności współpracujących powierzchni ślizgowych w zastosowaniu do porowatych łożysk spiekanych. Mat. Konf. „Łożyska ślizgowe”. Wyd. Zjedn. Przem. Lotn. i Silnikowego „PZL” Gdańsk.
1981 r.
Pytko S., Wierzcholski K.: Magnetohydrodynamic contact between two elastic rollers. WEAR 65.
1982 r.
Monografia Pytko S. i inni: Problemy Wytrzymałości Kontaktowej. Wyd. PWN.
Patent Pytko S., Środa P., Staszkiewicz W.: Jednostkowy zespól płyt bijkowych wirnika młyna wentylatorowego. Patent Nr 109566.
1983 r.
Pytko S.: Zmiany makronaprężeń własnych warstw wierzchnich stali łożyskowej w czasie kontaktowego zmęczenia. Materiały XII Sympozjum Tribologicznego. Częstochowa-Wąsasz.
Pytko S., Dułba J.: Changes m the stale of residual macrostresses in surface layers of bearing steels during contact fatique. Valive łożyska 83. Czeskoslovensko Technicka Spolecnost - Brno.
Pytko S., Breczko T., Dułba J.: Effect of burnisching of components mode of the steel on distribution of residual stresses. Zagadnienia Eksploatacji Maszyn Z. 3 (55).
Breczko T., Dułba J., Pytko S.; Wpływ dogniatania stali ŁH15 na rozkład naprężeń własnych. Zagadnienia Eksploatacji Maszyn Z. 3 (55).
1984 r.
Pytko S.: Mechanizm tarcia tocznego. Materiały XIII Sympozjum Tribologicznego Częstochowa-Poraj, część 2.
Pytko S., Furmanik K.: Teoryja rozmiernosti i podobija v issledovanijach trenija i iznosa. Materiały „INTERTRIBO”, Bratislawa.
Pytko S., Ryniewicz A., Rudnicki K.: Tribological propertiers of synthetic phosphate lubricating oils in boundary friction conditions. Materiały Kolokwium „Synthetische Schmierstoffe und Arbeitsfluessigkeiten”. Technische Akademie Esslingen.
Figiel W., Paczka K., Pytko S.: Wybrane badania wytrzymałościowe zasuw klinowych w sieciach gazowych średniego ciśnienia. Nafta. Nr 6.
Patent. Pytko S., Dziób R., Furmanik K.; Hamulec cierny. Patent Nr 126174.
Skrypt. Pytko S.: Podstawy Tribologii i Techniki Smarowniczej. Wyd AGH. Skrypt 983.
1985 r.
Pytko S.: Mechanizm niszczenia warstw wierzchnich elementów maszyn pracujących stykowo. Materiały Konfer. Politechnika Gdańska.
Pytko S., Furmanik K.: Voprosy anizotropii trenija pri vzaimodejstvii kolosa z relsom. Trenije, iznos i smaska. Moskva Wyd. Akademii Nauk ZSRR.
Patent. Pytko S., Sienko J., Pawelski T., Szady A.: Zespół uszczelniający łożyska wału głównego maszyny wyciągowej. Patent Nr 254835.
Patent. Pytko S., Oleksiak Z.: Urządzenie do badania tarcia i zużywania tworzyw konstrukcyjnych. Patent Nr 254855.
Patent. Pytko S. i inni: Płyty bijakowe wirnika młyna wentylatorowego. Patent Nr 75892.
1986 r.
Furmanik K., Pytko S.: Badanie wpływu wybranych parametrów na poślizg sprężysty koła po szynie. Zagadnienia Eksploatacji Maszyn Z l (21).
Pytko S.: The effect of boundary layer formed by oil additives of fatique failure. Mater. Kolokwium „Additive fuer Schmierstoffe Arbeitsfluessigkeiten. B. l. Techn. Akad. Esslingen.
Pytko S., Ryniewicz A.: Własności tribologiczne oleju przekładniowego na bazie związków fosforoorganicznych. Zagadnienia Tribologiczne elementów pracujących stykowo. Kraków.
Pytko S., Marzec S.: Wpływ stopnia zgniotu warstwy wierzchniej elementów ze stali 04J, 10 i 45 na niektóre własności mechaniczne. Zagadnienia tribologiczne elementów pracujących stykowo. Kraków.
1987 r.
Pytko S.: Nowe smary i oleje i ich wpływ na procesy tarcia. Zeszyty Naukowe Pol. Rzeszowskiej. Nr 36 Mechanik.
Pytko S., Wierzcholski K.: Wpływ zmian własności oleju na pracę wzdłużnych łożysk turbogeneratorów wodnych. Zagadnienia Eksploatacji Maszyn Z. 3-t (22).
Pytko S.: Zjawiska tarcia i zużycia koła i szyny, metody minimalizacji zużycia. Materiały Konf. „Teoretyczne i doświadczalne podstawy prognozowania trwałości pary koło-szyna”. Spała.
Pytko S., Karp J., Skrzypek S., Zwolak J.: Zmiana stanu naprężeń własnych spowodowana zmęczeniem kontaktowym. Zeszyty Naukowe Pol. Rzeszowskiej, Nr 36 Mechanika.
1988 r.
Pytko S.: Effects of lubrication with oils based on fat acids esters in rolling process and heat forging. Proc. Kolokwium „Industrieschmierstoffe-Eigenschaften, Anwendung, Entsorgung.” Techn. Akademie Esslingen.
Pytko S., Marzec S.: Intensivnost iznashivanija poverkhnostnogo sloja nizkouglerodistych stalej posle obzatija. Trenije i Iznos. T 9. Nr 4.
Pytko S.: Metody badań na aparacie czterokulowym. Mat. Konf. „Wpływ środowiska na stan warstwy wierzchniej i kinetykę procesu tribologicznego”. Piła.
Pytko S.: Neue polnische synthetische oele wm Schmieden und Warmwalzen. Mater. Celostatni Konf. Katedr casti a mechanism stroju s mezinarodni ucasti. Brno.
Pytko S.: Novoe polskoe sinteticheskoje maslo primenjaemoe v processah gorjachej obrabotki metallov davleniem. Kon. „TRIBO'88” Vortraege t. 2. Karl-Marx-Stadt.
Pytko S.: Problemy smarowania w procesach obróbki skrawaniem. Mat. Konf. „Badania narzędzi skrawających w warunkach laboratoryjnych i przemysłowych”. Kraków.
Pytko S., Zwolak J.: Stan warstwy wierzchniej zębów koi zębatych w zależności od obróbki powierzchniowej. Mat. Konf. „Problemy rozwoju maszyn roboczych”. Stalowa Wola.
Oleksiak Z., Pytko S., Sienko J.: Wybrane cechy użytkowe tworzyw na osnowie poliester o fluor etylenu stosowane na pierścienie uszczelniające tłokowych sprężarek bezsmarowych. Mat. Konf. „Tworzywa sztuczne w budowie maszyn”. Wyd. Pol. Krakowskiej.
1989 r.
Pytko S., Zwolak J.: Analiz poverchnostnogo iznosa zubiev zubchatych koles v vybrannych toczkach zaceplenija. Mat. VII Konf. „Tribotechnika v teorii a praxi”. Karlovy Vary.
Pytko S.: Methods of tests with application of four-ball machine. Mat. VII Konf. „Tribotechnika v teorii a praxi”. Karlovy Vary.
Pytko S., Gałka S.: Możliwość zastosowania specjalnych roztworów wodnych w procesach tłoczenia blach. Mat. Konf. „Wyroby hutnicze dla motoryzacji”, Kraków.
Pytko S.: Obecne i przyszłościowe kierunki badań tribologicznych. Tribologia. Pol. Gdańska.
Pytko S., Stolarski B.: Problemy energetyczno- surowcowe świata. Oszczędność energii w produkcji i eksploatacji samochodów. Zagadnienia Eksploatacji Maszyn Z. l (vol. 24).
Pytko S., Pytko P.: Problemy energetyczno-surowcowe świata i Polski. Mat. Konf. „Budownictwo okrętowe”.
Pytko S., Pytko P.: Problemy energetyczno-surowcowe świata i Polski. Budownictwo Okrętowe Nr 11/1989.
Pytko S.: Problemy smarowania w procesach obróbki skrawaniem. Mechanik Nr 9.
Skrypt. Pytko S.: Podstawy tribologii i techniki smarowniczej. Skrypt AGH-Kraków 1989.
Pytko S., Luksza V., Vnuk V.: Projektowanie przekładni zębatych z najmniejszym momentem bezwładności kół zębatych. Zeszyty Naukowe AGH Mechanika t. 8 Z. 2.
Pytko S.: Syntetyczne substancje smarujące stosowane w pojazdach samochodowych. Mat. Konf. „Oszczędność paliw i energii w transporcie samochodowym”, Pol. Krakowska.
Pytko S., Stolarski B.: Termokhimicheskaja obrabotka NCSO, povyshajushakja soprotivlenije obrawnomu iznosu. Mat. Konf. „Tribolog-SM” C. l. Moskwa.
Pytko S., Zwolak J.: Probleme der Ermuedungsfestigkeit von Zahnflanken. Mat. Konf. „Tagung Zahnradgetriebe”. Teil l. Dresden TU.
Pytko S., Gałka S.: Niesterotypnyj podchod k probeme trenija i iznosa v processe obrabotki rezanijem. Mat. Konf. „VII Nemzetkoezi Szeszamkonferencia es Kiallitas”. Miskolc.
1990 r.
Pytko S., Marzec S.: Abchaendigkeit des Verschleisses von der Dislokationstruktur der Oberflaechenschicht von Kohienstoffstahien. Tribologie und Schmierungstechnik Nr l.
Pytko S.: Tribological problems of rolling friction. Proc. Vadecka Konference „Ve 40 vyroci założeni fakulty stroini a elektrotechnicka - Mechanika VSB Ostrawa-Poruba.
Pytko S., Polak A.: Nowoczesne tendencje w smarowaniu silników spalinowych. Tribologia Nr 2 (l 10).
Pytko S.: Problemy tarcia tocznego. Wybrane problemy tribologii. Wyd. PWN.
Pytko S., Lewitowicz J.: Zagadnienia tarcia i zużycia. Wybrane problemy tribologii. Wyd. PWN.
Pytko S., Marzec S.: Odporność na zużycie i korozją odkształconych warstw ze stali węglowych. Mat. Symp. „INSYCONT”.
Pytko S., Porębska M., Klein W.: Przyczyny uszkodzeń systemów przemysłowych energetyki cieplnej. Zeszyty Naukowe AGH. Mechanika Z. 3.
Pytko S., Stolarski B.: Weltenergie- und Rohstoffprobleme und damit zusammen haengende Tendencer der Fahrzeugenentwicklung. Proc. 7 Inter. Kolloquium „Kraftfahrzeuge-Schmierung”. Techn. Akad. Esslingen.
Pytko S., Wierzcholski K.: Obliczanie walcowych łożysk ślizgowych smarowanych olejami o własnościach nienewtonowskich. Zagadnienia Eksploatacji Maszyn Z. 4 (84).
Pytko S., Vnuk V., Luksza V.: Stav povrchove vrstvy boku zubu evolventnich ozubenych koi jako yysledek zvoleneho zpusobu dokoncovaci operace. Sbornik Vedeckych Praci VSB-Ostrava. Czech Rep. Nr 1/1990.
1991 r.
Pytko S., Pytko P.: Problemy smarowania silników spalinowych w przyszłości. Tribologia Nr. 3.
Pytko S.: Problemy smarowania silników spalinowych i urządzeń w przyszłości. Mat. X Symp. „Paliw płynnych i produktów smarowania w Gospodarce Morskiej”. Instytut Morski, Gdańsk.
Pytko S., Ochoński W.: Probleme der Schmierung und Dichtung in den Tragrollen von Foerdebandaniagen. VDI Berichte 931.
Pytko S., Wierzcholski K.: Obliczanie walcowych łożysk ślizgowych smarowanych olejami o własnościach nienewtonowskich. Zagadnienia Eksploatacji Maszyn Z. 4.
Pytko S., Marzec S.: Próba ścinania wyznaczająca własności mechaniczne WW stali węglowych zgniotowo umocnionych. Tribologia Nr 6 (120).
Pytko S.: Probleme der Schmierung und Dichtung in den Tragrollen von Foerderbandaniagen. Mat. Konf. „Yutrib”.
Patent. Oleksiak Z., Pytko S.: Urządzenie do badania tarcia i zużywania tworzyw konstrukcyjnych. Patent Nr 150608.
Patent. Zachara B., Pytko S.: Klucz do narzędzi lub wszczepów filarowych. Patent Nr 266-892.
Pytko S.: Reshenije tribozadach v Krakovskoj Gorno-Metalurgicheskoj Akademii i Polskie. Tezysy Semin. „TRIBOLOG”-7M, Rybinsk-RGATA. Rosja.
Pytko S.: Konstruowanie a tribologia Sborn. „XXXIII Konf. Katedr Casti a Mechanism Stroju”. Ostrawa.
Pytko S., Zwolak J.: Kierunki badań tribologicznych dotyczących pojazdów samochodowych. Mat. Konf. „Zmniejszenie strat energetycznych w pojazdach samochodowych” Pol. Krakowska.
Pytko S., Pytko-Polończyk J.: Stawy człowieka - najdoskonalsze łożyska. Tribologia Nr 3.
Pytko S., Krawczyk S.: Plasma spraying as a technique for equipment membre durability increasing. Proc. of Conf. „New Materials and Technologies in Tribology.” Minsk 92.
Pytko S.: Some lubrication problems on mashining processes developed in Poland and Eastern Europe. Proc. of „EUROMETALWORKING”, Milano - Italy.
Ochoński W., Pytko S.: Determination of lateral stress ratio and deformation of stuffing -box soft packing. Trudy VII Nauchno-technicheskoi Konf. „Germetichnost i Vibronadeznosti Nasosov i Kompressorov”. Sumy - Ukraina.
Marzec S., Pytko S., Krawczyk S.: New Cooling - Lubricating Substances Applied in Metal Cutting. Proc. of „Eurotrib”, Budapest.
Pytko S., Ochoński W.: Einige Dichtungsprobleme in Maschinen und Anlagenfuer die Berg-Erdgas-Oelindustrie. VIII Intern. Dichtungs-Kolloquium „Untersuchungen und Anwendung von Dichtelementen. Koethen NRD.
Zwolak J., Pytko S.: Lebensdauer von Zahnraeder. Einfluss verschidener Oberflaechen- bearbeitungen auf die Ermuedungslebensdauer. Tribologie und Schmierungstechnik Nr 4.
Pytko S., Marzec S.: Metody pokrytija povierchnostej trenija pri finishnoj obrabotke. Materiały Seminar. „Tribolog-Slaviantribo-l”. Rybinsk-Rosja.
Wierzcholski K., Pytko S.: Metoda wyznaczenia parametrów biołożyska smarowanego cieczą nienewtonowską. Tribologia Nr l (127).
Pytko S., Szczerek M.: Pitting -forma niszczenia elementów tocznych. Tribologia Nr 4/5.
Pytko S., Krawczyk S.: Plazmiennoje napylenie kak technologia dolgovechnosti elementov masin. Trenije i Iznos t. 14 Nr 4.
Pytko S., Wierzcholski K.., Pytko-Polończyk J.: Problemy tribologiczne stawów człowieka. Zbiór Referatów Seminarium „Mechanika w Medycynie” - Rzeszów.
Pytko S., Marzec S.: Steel wear in the stale of great residual stress gradient in corrosive environment. Mat. Konf. „BALKANTRIB”, Sofia Bułgaria.
Piwnik J. Passos Morgado A.H., Pytko S.: Stresses in the process of exstrusion of multilayer cylinder of Materials with plastic heterogenity. Metallurgy-Foundry Engineering. Nr 4, vol. 19.
Pytko S., Krawczyk S.: Tribological properties of plasma sprayed coatings on machine parts. Friction and Wear Nr 4, Vol. 19, New York.
Pytko S., Marzec S.: Uszlachetnianie powierzchni przez specjalne ciecze podczas obróbki wykańczającej. Mat. Konf. „Metody Obróbki Powierzchniowej Elementów Maszyn i Narzędzi”. Pol. Częstochowska.
Pytko S.: Novyje smazochno-ohiadajushchyje zidkosti s komponentami metalloy (Cu,Ti,Ni) pri rezanii metallov. (Streszczenia Ref.) Konf. „SLAVIANTRIBO-1”, Rybinsk-Moskva.
1994 r.
Pytko S., Marzec S.: Szkło wodne jako dodatek do wodnych roztworów stosowanych w procesach tribologicznych. Tribologia Nr 3/94.
Pytko S., Legierski Z.: Poliwarstwy Ni/Al2O3} współpracujące przy tarciu ślizgowym. Mat. VII Seminarium „Tworzywa Sztuczne w Budowie Maszyn”. Wyd. Pol. Krakowskiej.
Piwnik J., Avelino H.P. Morgado, Pytko S.: Mechanics the process of extrusion of materials with plastic heterogenity. Mat. Konf. „Fizyka”, Portugalia.
Pytko S.: Podsumowanie obrad Sekcji Tribologii. Mat. IV Symp. Eksploatacji Urządzeń Techn. Wyd. KBM PAN, Radom.
Pytko S.: Trwałość i niezawodność maszyn miarą postępu technicznego. Wyd. AGH Wydz. Inżynierii Mechanicznej i Robotyki.
Blum A., Cięciwa Z., Pytko S.: Statystyczna analiza przyczyn narastania trwałych odkształceń w skrzynkowych dżwigarach suwnic pomostowych. Mat. VII Konf. „Problemy Maszyn Roboczych”. Wyd. MCNEMT Radom.
Lewiński A., Pytko S.: Izmienienija koeficjenta trenija i iznosa v uslovijach vynuzdennych kolebaniji. Trenije i Iznos Nr 2/1994, t. 15.
Bator A., Piekoszewski W., Szczerek M., Wiśniewski M., Pytko S.: Abrasive action of mineral grains against steel. Tribologia Nr 4.
Pytko S., Marzec S.: Nowe ciecze chłodząco-smarujące polepszające jakość powierzchni i tworzące warstwę ochronną w procesie skrawania. Mat. Konf. „Systemy zapewnienia jakości w budowie maszyn”. Wyd. Pol. Krakowska.
Pytko S., Legierski Z.: Multistoi Ni/Al2O3 v skolzjashchem kontakte c PTFE. Tezy Ref. Konf. „Resursosberegajushchie i Ekologicheski Chistyje Technologie”. Grodno Wyd. Akad. Nauk Białorusi.
Pytko S., Marzec S.: Copper surface layer formed during steel cutting. Mat. Konf. „EUROMETALWORKING”, Udine, Italy.
1995 r.
Patent. Marzec S., Pytko S., Zochniak A.: Sposób otrzymania chłodziwa uszlachetniającego obrabianą powierzchnię metali podczas obróbki skrawaniem. Nr 167431.
Pytko S., Marzec S.: Nowy sposób konstytuowania warstw z cieczy w procesie skrawania jako podkładowych pod elektrolityczne chromowanie. III Ogólnopolska Naukowo-Techniczna Konf. „Poltrib”. Tribologia dla Eksploatacji. Jachranka.
Pytko S., Marzec S.: Properties of the layer obtained in steel cutting process with special liquid based on metal complexes. International Tribology Conference. Yokohama.
Pytko S., Marzec S.: Ocena tribologicznych właściwości cieczy opartych na kompleksach miedzi i niklu - stosowanych podczas skrawania. Tribologia Nr 4.
Wierzcholski K., Pytko S.: Analitycal biobearing calculation for experimental dependences between shear rate and synovial fluid viscosity. International Tribology Conferenc. Yokohama.
Pytko S., Krawczyk S., Kołodziej J.: Wkłady technologiczne umożliwiające zmechanizowanie operacji gwintowania otworów nieprzelotowych w materiałach trudno-skrawalnych. III Ogólnopolska Naukowo-Techniczna „Poltrib”. Tribologia dla Eksploatacji. Jachranka.
Pytko S.: Nowe substancje chłodząco-smarujące i kompozyty o dobrych parametrach tribologicznych wytwarzające warstwy o specjalnych właściwościach na elementach obrobionych. Problemy Eksploatacji Nr 6(19).
Pytko S., Legierski Z.: Polisloi NiAl2O3 vzaimodejstvuyushchije pri trenii skolzenija s PTFE. Resursocbieregajushchije i Ekologicheski Chistyje Tehnologii. Wyd. Akad. Nauk Białorusi. Grodno.
Chaberko J., Orzechowski A., Pytko S.: Problemy eksploatacyjne łożysk ślizgowych maszyn wyciągowych. Mat. IV Konfer. „Trwałość Elementów i Węzłów Konstr. Maszyn Górniczych”. Wyd. Pol. Śląskiej na 45-lecie.
Pytko S., Marzec S,: Procena kwaliteta prevlaka nastalih od technosti u procesu precizne obrade. Mat. Koni. „YUTRIB”. Wyd. Jugosł. Tow. Tribologicznego.
Pytko S., Marzec S.: A new technology of layer obtained on machined elements surface in tuming process. Mat. Konf. „Nowe Materiały a Technologie”. Wyd. Vys. Skoły Banskiej Ostrava.
Pytko S., Krawczyk S.: Investigation of wear and thermal shock resistance o plasma spraying regenerated machine elements. Mat. XXXVI Konf. Katedr Casti a mechanismu stroju. Brno. Czech Rep.
Orzechowski A., Pytko S.: Usprawnienia eksploatacyjne pracy głównych łożysk ślizgowych maszyn wyciągowych. Mat. II Konf. Naukowej „Modernizacja Urządzeń Wyciągowych”. Wyd. Pol. Śląskiej.
Pytko S., Marzec S.: Influence of microstructure and internal stresses on corrosion resistance of strain hardened steel. Oxidation. Communications Nr 2. Sofia.
Pytko S., Marzec S.: Mechanism of copper layer formation during machining of steel. Mat. Konf. „SLAVlANTRIBO”. Rybinsk RGATA. Rosja.
Pytko S., Marzec S.: Quality estimation of layers obtained from a fluid on the process of fine machining. Tribology in Industry, V. 18, Nr l, Jugosławia.
Pytko S., Marzec S.: Powłoki z Cu, Ni otrzymane z cieczy chłodząco-smarującej na elementach maszyn w czasie obróbki skrawaniem. „Inżynieria Powierzchni”. Targi Technologii i Badania Warstw Powierzchniowych w Budowie Maszyn i Konstrukcji. Gdańsk.
Pytko S., Marzec S., Zochniak A.: Powłoki z Cu, Ni otrzymane z cieczy chłodząca-smarującej na elementach maszyn w czasie obróbki skrawaniem. Ochrona przed Korozją Nr 11.
Maziarz M., Pytko S.: Wear of rolling mili universals spindle joints and the possibilities of its durability increase. Tribology in Industry Nr 4.
Pytko S., Marzec S.: Ocena warstwy wierzchniej konstytuowanej w procesie toczenia wykańczającego w obecności kompleksów metali. Mat. III Międzynarodowej Konferencji „Wpływ Technologii na Stan Warstwy Wierzchniej. Gorzów Wielkopolski.
Kaźmierczak A., Pytko S.: Nowe tendencje tribologiczne w silnikach spalinowych. Mat. Narady „Tarcie Zużycie i Smarowanie w Silnikach Spalinowych”. Politechnika Wrocławska.
Pytko S., Krawczyk S.: A new method of lubrication in blind holes threading in hardly machinable materials. Proc. of the 7th Intern. Symposium „DAAAM” - Vienna.
Pytko S., Każmierczak A.: Increasing of durability of diesel engine through selection of proper values of micro geometry parameters of cylinder leners layer. Mat. Symp. „INTRERTRIBO” Slovacja.
Skorupa A., Pytko S., Oleksiak Z.: Ultrasonic diagnostics of machine elements friction joints load capacity. Mat. Symp. „INTRERTRIBO”, Slovacja.
Pytko S., Marzec S.: Steel wear in the stale of great residual stress gradient in corrosive environment. Journal of the Bałkan Trib. Assoc. Nr 4. Vol. 2 Sofia.
1997 r.
Marzec S., Pytko S.: Metoda pokrywania miedzią powierzchni elementów żeliwnych w czasie obróbki skrawaniem. Materiały I Krajowej Konferencji Naukowej „Materiałoznawstwo Odlewnictwo Jakość”. Politechnika Krakowska 20-22 luty.
Marzec S., Najdeker E., Pytko S.: Nowy ekologiczny sposób elektrolitycznego chromowania stali. Materiały IV Ogólnokrajowej Konferencji „POLTRIB”, Białobrzegi.
Szczepanik S., Krawczyk S., Pytko S.: Materiały na osnowie aluminium wzmocnione cząstkami węglika krzemu, otrzymane w procesie wyciskania. Materiały IV Ogólnokrajowej Konferencji „POLTRIB”, Białobrzegi.
Gromakowski D., Stańkov A., Sarycev A., Pytko S,: Perspektywy zastosowań łożysk elektromagnetycznych. Materiały IV Ogólnokrajowej Konferencji „POLTRIB”, Białobrzegi.
Olszewski O., Pytko S.: Study of bearings sleeve chilling effect on properties and bonding of bearing material overlay. Proceedings of the Second Intern. Symposium on Thermal Stresses and Related Topics. Rochester Institute of Technology, USA.
Pytko S., Marzec S.: The effect oj tribological-thermal processes on the stale of surface layer constituted at steel machining operation with metal complexes based liquids. Proceedings of the Second Intern. Syposium on Thermal Stresses and Related Topics. Rochester Institute of Technology - USA.
Pytko S., Marzec S.: Modelirovanije svoistv pokrytij sodeżashchych Cu vo vremija toczenija stalej v prisustvii rastvorov osnovanych na kompleksach metallov. Mat. 4-Międzynarodowej Konferencji „SLAVlANTRIBO”. Sankt Petersburg-Rybinsk.
Wnuk S., Rudnicki K., Pytko S.: Sposób uveliczenija eksploatacjonnoj dolgoviecznosti fosforoorganicheskich zidkostej, primieniajemych dlia upravlenija energoblokami bolszoj moshchnosti. Mater. 4-Międzynarodowej Konferencji „SLAVIANTRIBO”. Sankt Petersburg-Rybinsk.
Kowal A., Dembska-Chwaja A., Gierzyńska-Dolna M., Pytko S.: Wkładka do stawu biodrowego. Materiały I Sympozjum „ Inżynieria Ortopedyczna i Protetyczna-IOP'97”. Białystok.
Pytko S., Marzec S.: Influence of tribological processes on mechanism of formation of copper-layer during steels cutting. Abstracts of Papers. World Tribology Congress - London.
Pytko S., Marzec S.: Influence of tribological processes on mechanism of formation of copper-layer during steels cutting. Tribologia Nr 4.
Pytko S., Szczerek M.: Analiza morfologiczna eksperymentalnych badań tribologicznych. Tribologia Nr 5-6.
Pytko S.: Nowe wyzwania badawcze w technologii i eksploatacji pojazdów samochodowych. Konstrukcja, badania, eksploatacja pojazdów samochodowych. Z. 10 Wyd. Polskiej Akademi Nauk Oddział Krakowski. Teka Komisjii Naukowo-Problemowej Motoryzacji.
Pytko S.: Kierunki rozwoju tribologii w świecie. Nowe Tendencje w Tribologii i Tribotechnice. Z. 21 Konferencja, Pol. Częstochowska.
Piłat J., Wnuk S., Pytko., Rudnicki K.: Application of slow-burning phosphoorganic fluids in control systems of power units. Modeling and Design in Fluid-Flow Machinery. Wyd. IMP PAN.
1998 r.
Pytko S., Marzec S.: Der Bildugsmechanismus der Cu-Schicht waehrend der Stahl- bearbeitung in Anwesenheit einer auf Metallkomplexen basierenden Fluessigkeit. Mat. 11th Intern. Colloquium „Industrial and Automative Lubrication”. Vol. I. Technische Akad. Esslingen.
Pytko S., Kowal A.: Implanty stawu biodrowego człowieka. Mat. Konf. „Mechanika w Medycynie”, Rzeszów.
Grebieniuk M.N., Michalczewski R., Piekoszwski W., Pytko S., Teregierja V.V.: Badania właściwości tribologicznych wybranych cieczy chłodząco-smarujących. Tribologia Nr 5.
Pytko S., Marzec S.: New cooling lubricating used during cutting of steel. Proceeding of First Asia International Conference on Tribology. Vol. 2 Beijing-China.
Pytko S., Marzec S.: Effect of temperature and surface purity on phisical-chemical phenomena in metal coatings making in friction processes (e.g.steel cuting). Proceedings of Symposium on Lubricating Materials and Tribochemistry, Lanzhou, China.
Wnuk S., Pytko S., Rudnicki K., Zamarlik J.: Trwałość eksploatacyjna cieczy fosforoorganicznych. Czasopismo „Paliwa, Oleje i Smary w eksploatacji” Nr 55 i Nr 56.
Pytko S.: Problemy związane z implantami stawów człowieka. Proceedings III Conf. on Acoustics Methods and Mechanics in Biomedical Engin. Zakopane.
Pytko S.: Przemijający czas - człowiek technika. Mat. Konferencji naukowej w Wilnie „Nauka a jakość życia.”
Pytko S., Krawczyk S., Marzec S.: Wyznaczenie parametrów technologicznych przy obróbce metali z udziałem cieczy chłodząco-smarującej (wg naszego patentu) zawierających kompleksy metali. Zbiór prac z „Seminarium Projektów Badawczych Finansowanych przez Komitet Badań Naukowych”. Sekcja technologii, automatyzacji maszyn i produkcji.
Pytko S., Szczerek M.: Prognoza kierunków rozwoju badań tribologicznych. Problemy Eksploatacji, Nr. l (28).
Dmitricenko M., Mnacakanov R., Pytko S., Danyluk S., Saad F.F.: Eksperymentalno-teoretyczny model intensywności zużycia w warunkach obciążenia dynamicznego. Tribologia Nr 2.
1999 r.
Pytko S., Kaźmierczak A.: A preliminary test of piston ring with antiwear thin coating. Mat. VII Międzynarodowa Symposium „Intertribo”. Tatrzańska Łomnica.
Pytko S., Ryniewicz A.: The system of estimation and improvement of the quality of slow-burning phosphoorganic fluids. Abstraks Beltrib'99 - Homel.
Pytko S., Krawczyk S.: Novyje smazyyajushche ochlażdajushchyje substancji, ispoizujemyje v procesach obrabotki rezaniem. Tezysy Dokładov Bserosyjskoj Nauchno-technicheskoj Konferencji. Część II. Wyd. RGATA - Rybinsk.
Pytko S., Ryniewicz A.: Operation period of slow-burning phosphoorganic fluids in control systems of power units. SAE Technical Paper Series. 1999- 01-2864.
Pytko S.: Problemy smarowania przekładni zębatych. Materiały Konferencyjne „NAPĘDY”. Szczyrk.
Monografia. Marzec S., Pytko S.: Tribologia procesów skrawania. Nowe ciecze chłodząco-smarujące Wyd. Biblioteka Problemów Eksploatacji ITeE, Radom.
Monografia. Gibczyńska I., Pytko S.: Łożyska Toczne Wieńcowe. Wydaw. AGH.
2000 r.
Pytko S., Krawczyk S., Marzec S.: Wyznaczenie parametrów technologicznych przy obróbce metali z udziałem cieczy chłodząco-smarującej (wg naszego patentu) zawierających kompleksy metali. Materiały „Seminarium Projektów Badawczych Finansowanych przez KBN w 1999 roku.” Wyd. KBN - Sekcja Technologii, Automatyzacji Maszyn i Produkcji.
Polak A., Pytko S.: Wear mechanism of plastic-steel journal bearing in heavy exploitation conditions. Proc. IFPE-Chicago 2000.
Pytko S., Piekoszewski W.: Naniecenije pokryli metallow iz smazoczno-ochlażdajuszczych żydkostej pri obrabotkie rezaniem. Tezy referatów na konferencji „Teplofizyka technologicznych processow”. Rybinsk-Rosja.
Polak A., Pytko S.:Wear mechanism of carbon-steel slide bearings used in polluted atmosphere.
Materiały Konferencji NATO-ASI „Fundamentals of and bridging the gap between Macro- and Micro/nanoscale tribology. Keszthely-Hungary.
Pytko S.: Ekologiczne czyste technologie nakładania powłok z Cu przed chromowaniem i tworzeniem warstw buforowych przed nawęglaniem mogące mieć zastosowanie w produkcji elementów samochodowych. Czasopismo Techniczne - Mechanika. Wyd. Pol. Krakowskiej Z. 7-M.
Marzec S., Pytko S., Waligóra W.: Badania warstwy wierzchniej wytworzonej podczas skrawania przez kompleksy miedzi. Zagadnienia Eksploatacji maszyn, Z. 3 (123) 2000.
Projekty badawcze
Pytko S. i inni: Projekt badawczy pt: „Nowe substancje chłodząco-smarujące i kompozyty o dobrych parametrach tribologicznych, wytwarzające warstwy o specjalnych właściwościach na elementach obrobionych” Akademia Gómiczo-Hutnicza, Kraków, 1995.
Pytko S. i inni: „Wyznaczenie parametrów technologicznych przy obróbce metali z udziałem cieczy chłodzące smarującej (wg. naszego patentu) zawierających kompleksy metali”. Akademia Gómiczo-Hutnicza, Kraków, 1999.
Inne publikacje
Pytko S.: Profesor Stefan Ziemba, jakim go pamiętam. Wyd. Specjalne ITeE 1995 r.
Pytko S.: Ocalenie figury Chrystusa Ukrzyżowanego w czasie pożarów. Gazeta „Z życia gminy” - Pacanów 4/1996.
Pytko S.: Sanktuarium Jezusa Konającego. Posłaniec Serca Jezusowego 4/1996.
Pytko S.: Sanktuarium Jezusa Konającego. Przedruk - Głos Brata Alberta 2/1997.
Pytko S.: Ostatni bój oddziałów Batalionów Chłopskich na terenie gminy Pacanów. Gazeta „Z życia gminy” - Pacanów 9/1996.
Pytko S.: Jeszcze raz o wrześniu 1939 roku w Pacanowie. Gazeta „Z życia gminy” - Pacanów 9/1996.
Pytko S.: Wspomnienie o księdzu infułacie Józefie Piwowarczyku wikariuszu w Pacanowie w latach 1940-1945. Gazeta „Z życia gminy” - Pacanów 10/1996.
Pytko S.: Wspomnienie o Michale Janasie kierowniku Szkoły Powszechnej w Pacanowie w latach okupacji niemieckiej. Gazeta „Z życia gminy” - Pacanów 10/1996.
Pytko S.: O kulturę mowy. Gazeta „Z życia gminy” - Pacanów 12/1996.
Pytko S.: O kulturę mowy. Przedruk- Posłaniec Serca Jezusowego 7/1997.
Pytko S.: Sytuacja w gminie Pacanów w czasie walk na przyczółku Baranowsko-Sandomierskim Cz. I. Gazeta „Z życia gminy” - Pacanów 9/1997.
Pytko S.: Sytuacja w gminie Pacanów w czasie walk na przyczółku Baranowsko-Sandomierskim Cz. II. Gazeta „Z życia gminy” - Pacanów 12/1997.
Pytko S.: Obieżyświat rodem z Wójeczki. Gazeta „Z życia gminy” - Pacanów 4/1997.
Pytko S.: Sytuacja w gminie Pacanów w czasie walk na przyczółku Baranowsko-Sandomierskim Cz. III. Gazeta „Z życia gminy” - Pacanów 1/1998.
Pytko S.: Jeszcze raz o kościele w Zborówku. Gazeta „Z życia gminy” - Pacanów 5/1998.
Pytko S.: Rok 1998 rokiem Mickiewicza - dwusetna rocznica jego urodzin. Pacanów i nasza gazeta wymieniane w Wilnie. Gazeta „Z życia gminy” - Pacanów 10/1998.
Pytko S.: W państwie środka i na tarasie świata - w Chinach i Tybecie. Gazeta „Z życia gminy” - Pacanów 1/1999.
Pytko S.: W państwie środka. Na tarasie świata. Gazeta „Z życia gminy”- Pacanów 1/1999.
Pytko S.: Dr hab. inż. Stanisława Dalczyńska-Jonas, Profesor AGH. Gazeta „Z życia gminy” - Pacanów 4/1999.
Pytko S.: Wspomnienia i przeżycia żołnierzy września w 60-tą rocznicę wybuchu II Wojny Światowej. Cz. I. Gazeta „Z życia gminy” - Pacanów 9/1999,
Pytko S.: Wspomnienia i przeżycia żołnierzy września w 60-tą rocznicę wybuchu II Wojny Światowej. Cz. II. Gazeta „Z życia gminy” - Pacanów 5/2000.
Pytko S.: Z ziemi trzech religii świata Cz. I. Narodzenie Chrystusa - Początek Nowego Testamentu i powstanie Chrześcijaństwa. Gazeta „Z życia gminy”. Pacanów Nr 12/1999.
Pytko S.: Z ziemi trzech religii świata Cz. II. Judaizm - powstanie religii i jej zwyczaje. Gazeta „Z życia gminy”. Pacanów Nr 2/2000.
Pytko S.: Z ziemi trzech religii świata Cz. III. Życie Jezusa - od Nazaretu do zmartwychwstania w Jerozolimie. Gazeta „Z życia gminy”. Pacanów Nr 4/2000.
Pytko S.: O tekście na ramie ołtarza głównego w kościele w Zborówku - Trud uwieńczony sukcesem. Gazeta „Z życia gminy”. Pacanów Nr 1/2000.
Pytko S.: Rozrzuceni po świecie. Gazeta „Z życia gminy”. Pacanów Nr 9/2000.
Pytko S.: Wspomnienie o dr inż. Stanisławie Marcu (1943-1999). Tribologia Nr 1/2000.
Przewodnik. Pytko S.: Kościół Pacanowski. Wyd, WAM Księża Jezuici, Kraków 1997.
Przewodnik. Pytko S.: Kościół w Zborówku. Wyd. ITeE, Radom 1999.
Odznaczenia i wyróżnienia Stanisława PytkoKrajowe
Krzyż Kawalerski Orderu Odrodzenia Polski. Rada Państwa. 26.09.1979 Nr 2549-79-84. Złoty Krzyż Zasługi. Rada Państwa. 9.10.1973. Nr 997-73-128. Medal 40-lecia Polski Ludowej. Rada Państwa. 22.07.1984. Medal Komisji Edukacji Narodowej. Min. Ośw. i Wych. 14.10.1983. Nr 38393. Brązowy medal za zasługi dla obronności kraju. MON. 10.10.1986. Nr B-14967. Srebrny Medal „Za zasługi dla Ligi Obrony Kraju”. Z.G. LOK 12.10.1989. Nr 15008. Zasłużony Działacz Ligi Obr. Kraju. LOK l. 10.1985 Nr 2076/85. Odznaka „Zasłużony Działacz Klubu Ofic. Rezerwy-LOK”. ZG LOK 22.07.1988 Nr 10261. Odznaka „Zasłużony Działacz LOK”. Pręż. Zarząd. Woj. Krak. LOK 30.09.1983. Nr 3539/83. Zasłużony Opolszczyźnie. Prezydium Woj. Rady Narodowej. 16.03.1972. Nr 5379. Złota Odznaka za Zasługi dla Ziemi Krakowskiej. Rada Narodowa Krakowa. 26.10.1985. Nr 1377/85. Złota Odznaka „Zasłużony w Rozwoju Woj. Katowickiego”. Prez. Woj. Rady Narod. 11.11.1985. Złota Odznaka „Za pracę społeczną dla Miasta Krakowa”. Prez. Rady Narod. 22.09.1975. Nr 8088. Odznaka Honorowa „Za zasługi położone dla rozwoju uczelni”. Rektor AGH 4.10.1975 Nr 319. Złoty Medal 40-lecia Stowarzyszenia „SWAGH”. ZG SWAGH 29.05.1987. Nr 30. Odznaka Honorowa „Za zasługi położone dla rozwoju Stów. Uczelni”. SWAGH 28.02.1973 Nr 38. Odznaka Honorowa „Za zasługi dla Wydz. Maszyn Górn. i Hutn”. Rada Wydz. 22.10.1977 Nr 20. Medal Honorowy wyd. na XXV-lecie Wydz. Maszyn Górn i Hut. Dziekan Wydz. 22.10.1977. Medal im. T. Sendzimira Polskich Wynalazców i Racjonalizatorów. Kapituła Polskich Wynalazców i Racjonalizatorów. Srebrna Odznaka Honorowa NOT. Zarząd NOT. 1972. Nr 6844. Oznaka Honorowa Stów. Inż. i Techn. Przem. Hutn. Żarz. Główny SITPH. 24.04.1976. Nr 209/76. Zasłużony Pracownik ZbiPM „Cuprum”. Dyrekcja i Rada Zakład.16.11.1985. Nr 201-85-3.
Zagraniczne
Honorowy Profesor Naukowców i Inżynierów Autonomicznej Hakaskiej Republiki Rosji 1990 r.
Złoty Medal w Tribologii. 24. Międzynarodowe Wyróżnienie na świecie przez International Tribology Council - Londyn -1995 r.
Honorowy Professor (dr hc.) Rybińskiej Państwowej Lotniczo-Technologicznej Akademii - Rosja 1996 r.
Honorowy członek Rosyjskiego Towarzystwa Inżynierów Tribologów - 1996 r.
Honorowy Doktor (dr hc.) Instytutu Mechaniki Metalopolimerowych Systemów im.V.A. Biełego-Białoruskiej Akademii Nauk w Homlu, 2000 r.
