The new science of strong materials

Часть
2
http://vivovoco.rsl.ru/VV/PAPERS/TECHNICS/GORDON.1/PART02.HTM
применяться к самолетам только из
-
за размеров их конструкции
.
Как бы плохи ни были желатиновые клеи
,
их
конкуренты
-
гуммиарабики и клейстеры
,
которые варились из некоторых сортов муки
, -
уступали им
.
Но как ни странно
,
намного лучший клей был известен давным
-
давно
,
веками оставаясь в тени
.
Еще древние египтяне использовали в
качестве клея казеин
,
а средневековые художники применяли его как растворитель для красок
.
Затем с начала
XIX 
века
им начали клеить в Германии и Швейцарии
.
Не ясно
,
почему казеин раньше не использовался в технике
.
Но примерно с
1930 
года он стал признанным клеем для самолетов и яхт
,
сделав реальностью деревянные самолеты и современную
оснастку яхт
.
Казеин
-
это содержащаяся в молоке сыворотка
,
и
,
следовательно
,
он подобен сыру
.
Сыворотка растворима в щелочной
воде
,
но не растворима в кислотах
.
Поэтому она выделяется из молока любой слабой кислотой
,
для детского питания
казеин получают с помощью сока ревеня
,
для технических нужд
-
воздействием слабой соляной кислоты
.
Выделенную
сыворотку можно снова растворить в воде
,
содержащей немного каустической соды
.
Казеин медленно реагирует с
известью
,
образуя нерастворимый казеинат кальция
.
Казеиновый клей продается в виде сухого белого порошка
,
состоящего из высушенной сыворотки
,
каустической соды
(
или другой щелочи
)
и извести
.
Если этот порошок замесить на холодной воде
,
он прежде всего растворяется
,
образуя
белую
,
похожую на сметану пасту а затем медленно затвердевает
.
Этот клей очень прост в применении
;
единственное
,
о
чем следует помнить
, -
это о том что крышка банки с клеем при длительном хранении должна быть плотно закрыта
,
так
как в противном случае в банку будет попадать влага и преждевременно пойдет реакция образования казеината кальция
.
Казеиновый клей схватывается за один
-
два дня
,
причем швы получаются более или менее влагостойкими
.
Однако
,
хотя
казеинат кальция и не растворим в воде
,
при намокании он немного размягчается
.
Казеиновые клеи очень широко
использовались в самолетостроении во время войны
,
и вот однажды кто
-
то обнаружил
,
что разрывная прочность образцов
влажного казеина составляет всего лишь пятую часть прочности сухого казеина
.
Не без оснований появились опасения
,
что прочность мокрых самолетов с казеиновыми склейками может быть в пять раз меньше прочности сухих самолетов
.
В
смятении мы набрали сотню примерно одинаковых деревянных стабилизаторов на казеиновом клее
.
Половину из них
опустили на
6
недель на дно пруда
,
вторую половину держали сухой
.
Тем временем подготовили установку
,
которая
нагружала стабилизаторы примерно такими же силами
,
какие действовали на них в полете
;
когда все было готово
,
мы
испытали всю партию
.
К нашему удивлению
,
все стабилизаторы ломались примерно при одной и той же нагрузке под
аккомпанемент многочисленных вздохов облегчения
.
Причина такого счастливого исхода поучительна
.
Дело в том
,
что
распределение напряжений в склейке далеко не однородно
.
В типичном случае
,
показанном на рис
. 41,
практически вся
нагрузка воспринимается концевыми участками склейки и очень небольшая ее часть передается через центральные
области шва
.
Это один из вариантов уже знакомой нам концентрации напряжений
,
которая так много значит в технике и
науке о материалах
.
Между прочим
,
в результате прочность клеевого соединения зависит главным образом от его
ширины
,
а не от площади
.
Кстати сказать
,
то же самое справедливо и для механических соединений
:
основную нагрузку
несут первый и последний болты
(
или заклепки
).
Это одно из обстоятельств
,
которые отравляют жизнь конструктора
.