AU CHOC
DÉSIGNATION
OBSERVATIONS
minimum.
DES TYPES DK KAILS.
minima.
1 Distance des
appuis.
minima.
rt
Distance
des
appuis.
Poids
du
mouton.
Hauteur minima de rupturi
Rails à patin, Nord fran-
çais, 30 kil
n.ooo
(‘maxima à 30 T=25mm.
Rail à patin, Brésil, 31 k,50 Rail à patin, Etat belge,
f maxima à 33 T=:25m”.
38 kil
Rail pour voie hilfl, Etat
belge, 29 kil
Rail à patin, type P.-
Rail à patin, type P.-L.-M.
Rail à patin, type P.-
f maxima au choc = 8mm.
Rail à patin, type de la
compagnie I. R. P., 33 kil
Rail à palin, type des
chemins de la Theiss,
30 kil
Rail à patin, chemins transylvaniens, 30k,87.
Rail à patin, Haute-Italie,
42 kil
Rail à patin, gouverne-
ment hongrois, 33 kil.
Rail à double champi-
gnon, Ouest français,
38 kil
Rail à double champi-
gnon, Hte-Italie,35kil.
Rail à double champignon , État français ,
Puis redressement par un choc semblable.
38 kil
un profil particulier, tantôt le rail à double champignon, tantôt le rail à plus ou moins large patin, il est fort difficile de faire une comparai-
son entre les différentes conditions de réception imposées par les cahiers de charges; niais nous croyons pouvoir dire toutefois que les métaux des
3' et 4e classes paraissent devoir être les plus convenables, tant pour les rails que pour les selles, éclisses, etc.
Ces métaux sont généralement préférés en France par les Compagnies du Nord, de l’Ouest, de l’Est, de Paris Lyon-Méditerranée; la Compapagnie du Midi seulo demande du métal plus dur.
La France ayant un climat tempéré, on peut prendre comme type les conditions exigées par les cahiers de charges des chemins de fer français; mais il convient do faire remarquer que les métaux de la deuxième classe à 40 et 50 kilogrammes de résistance sont préférés dans les pays froids, par suite de leur latitude (Suède et Russie), ou en raison de leur altitude (chemins de fer de montagne, Autriche-Hongrie). C’est ainsi, par exemple, que les rails sont fabriqués en Suède avec des métaux à 0,350 à 0,500 ou 0,650 (grand maximum) sans manganèse et 5 Reschitza avec des aciers n° 6 de l’échelle de Tunner, correspondant à moins de 55 à 60 kilogrammes de résistance à la rupture.
D’un autre côté, nous aurions à citer les rails en acier extradur correspondant à 80 kilogrammes, mais nous renverrons pour ces diverses questions à la note bibliographique ci-jointe.
Les mêmes métaux, 4° et 5° classes, sont employés avec succès en France, en Angleterre, en Allemagne , etc., pour rails de tramways, et d’autre part à l’état d’acier coulé sans soufflures pour pointes de cour, croisements, équerres de plaques tournantes, traverses métalliques, etc.
L’emploi de l’acier pour le matériel roulant est au moins aussi important que pour le matériel fixe; les essieux, roues, bandages méritent en effet une mention spéciale.
Les essieux sont fabriqués avec succès, en ayant recours à des métaux très doux, ou mieux avec des métaux doux par le carbone, durs par le manganèse, jouissant, comme nous l’avons dit en parlant des propriétés chimiques et mécaniques, d’une grande raideur élastique jointe à une excellente résistance au choc.
En ce qui concerne les essieux coudés pour locomotives, nous pensons qu’il est préférable d’employer des métaux de nuance plus douce, en conservant toutefois une certaine proportion de manganèse de manière à avoir un métal résistant bien aux efforts de flexion et surtout de torsion ; il est peut-être préférable que le métal soit plus doux, pour éviter toute chance de rupture, et puisse subir sans rupture des déformations sous des efforts brusques de choc.
Les bandages sont fabriqués, suivant les conditions climatologiques, en acier doux ou demidur, de préférence carburé et avec peu do manganèse, lequel pourrait donner lieu à une trempe trop énergique pendant l’opération de l’embattage sur les roues ; il est nécessaire, d’autre part, pour les bandages d’avoir un métal de structure physique compacte, sans soufflures, de manière à réduire l’usure dans des limites aussi restreintes que possible.
Les roues de wagons et de machines ont été
faites j usqu’à ce jour presque exel usi vement en 1er ou acier puddlé soudé; peu d’usines, principalement en France, ont fabriqué la roue en acier. A l’étranger au contraire, en Angleterre, en Allemagne, en Amérique, on fabrique la roue de wagon en fonte durcie ou en acier extradur et siinplement coulé. Depuis la découverte de Terrenoire, un certain nombre d'usines françaises emploient avec succès pour roues de wagonnets le métal demi-doux coulé sans soufflures et les résultats à l'emploi ont été satisfaisants ; d’autre part, le procédé a été employé en Amérique non seulement pour les roues de wagons sur voie large, mais également pour roues de locomotives. Les métaux généralement employés à ces usages, ainsi que pour coussinets, boites a grains, etc., rentrent dans les métaux de la 4e et de la 5e classe et doivent être employés à l’état recuit.
Le métal qui parait le mieux convenir pour ressorts de wagons et de machines correspond également, pour le métal recuit, à 70 à 80 kilogr. de résistance par millimètre carré : ce métal prend à la trempe une limite d’élasticité souvent considérable et une charge de rupture voisine de 100 kilogr. Nous renverrons, pour plus de détails, à l’ouvrage de M. Lebasteur, qui contient d’excellents renseignements sur les différents métaux employés par les chemins de fer.
Reschitza recommande également les aciers durs n» 3 de l’échelle de Tunner pour ressorts; ils contiennent de 0,800 à 1 % de carbone, tandis qu’en Suède on emploie de préférence des aciers moins carburés à 0,600 ou 0,700 % qui sont ou trempés à l’huile (Fagersta) ou trempés à l’eau (usines de l’État).
M. G. Delaporte, dans un rapport publié à la suite de l’Exposition de 1878, dit que le silicium parait utile dans certaines proportions pour l’acier à ressorts, et cela sans autre explication ; ne pourrait-on pas la trouver, non pas dans la présence même du silicium, mais dans ce fait que les aciers au silicium sont généralement sans soufflures, par conséquent plus compacts, ce qui est une bonne condition pour obtenir des aciers jouissant d’une forte limite d’élasticité, prenant une trempe bien homogène, comme cela est nécessaire non seulement pour les ressorts, mais pour les aciers à outils dont nous parlerons plus loin ?
L’acier est encore employé pour le matériel roulant des chemins de fer sous forme de chaînes, tendeurs d’attelage, etc.
Les métaux doux de la première et de la deuxième classe sont employés pour tôles de chaudières de locomotives et sous forme de tôles et cornières dans la construction des ponts, viaducs, charpentes de gare, etc.
Nous n’avons que peu de chose à ajouter à ce que nous avons dit précédemment à propos de l’emploi de l’acier par la marine et nous nous bornons à donner ici quelques chiffres relatifs à l’emploi des métaux extradoux et correspondant aux métaux employés pour la construction d’une locomotive, exposée par le Creusot en 1878 et dont toute la chaudière était en métal fondu :
DÉSIGNATION des échantillons.
Tôles (corps cylindrique et foyer)
Métal des tubes avant étirage
Ces résultats correspondent à des métaux à moins de 0,200 % de carbone, employés également avec succès en Suède et en Russie pour la fabrication de tubes sans soudures.
Nous renverrons pour les pièces telles que manivelles, arbres coudés, bielles, etc., à l’étude des métaux employés par l’industrie privée pour la construction des machines Axes.
Aciers employés par l'industrie privée.
L’industrie privée, comme la marine et les chemins de fer, a recours aux métaux extradoux de la lro classe pour tôles de chaudières, pour boulons, rivets, couvre-joints, cornières, etc. Les progrès réalisés depuis quelques années ont montré que les fers fondus se comportaient bien à ces emplois; toutefois on a objecté à ces métaux d’avoir une texture plus cristalline et l’on craint encore actuellement leur emploi ; certains chaudronniers pensent que le métal soudé sera toujours préférable pour chaudières, par suite de l’arrangement en quelque sorte feuilleté de ses molécules. Nous ferons remarquer que si l’on craint cet état cristallin, on pourrait, comme on le fait en Suède pour les frettes enroulées, laminer le métal extradoux, véritable fer fondu en longerons, paqueter ces barres et les souder au laminoir, soudage qui du reste est parfait pour les métaux à 0,120 à 0,140 °/0 de carbone, contenant une petite quantité de manganèse à 0,300 environ, facilitant la formation d’une scorie fluide très avantageuse au soudage. Cette observation faite, nous renvoyons à ce que nous avons dit h l’article : Emploi des aciers pour tôles de chaudières marines, et nous passons de suite à l’étude des métaux employés pour les pièces de machines proprement dites.
L’étude mathématique des efforts auxquels sont soumis les diverses pièces d’une machine permet de définir assez exactement les métaux ui devront être employés à la confection de ces ifférents organes.
1° La bielle étant soumise alternativement à des efforts d’extension et de compression, suivant sa position par rapport aux points morts, doit être en métal dur et rigide et les aciers de la 3“ classe conviennent très bien pour cet usage, qu’ils soient simplement carburés, ou bien, durs par le manganèse.
2° La manivelle, de môme que les arbres coudés, qui en font fonction, devront être de préférence en acier résistant bien aux efforts de flexion et de torsion (par conséquent en acier manganésé), étant soumis, en effet, à des efforts d’extension et de compression au passage de points morts, et à des efforts de flexion et de torsion dans les autres positions .
3° La tige du piston est soumise dans les machines à des efforts alternatifs d’extension et de compression fort considérables et passant brusquement des uns aux autres;' il est important, pour résistera la compression, qu’elle ne fléchisse pas et le diamètre doit en être calculé largement; on préfère souvent aux métaux demi-durs les métaux doux à 0,250 à 0,300 de carbone, afin d’éviter les ruptures.
4° Les boulons travaillent surtout par extension et cisaillement; les écrous et filets de vis doivent résister à l’écrasement et au mattage ; il faut, en conséquence, une certaine dureté sans fragilité, ce qui explique les conditions de la marine, qui exige pour ces sortes de pièces du métal extradoux trempé.
5° Le parallélogramme soumis auxlrois sortes d’efforts, extension, flexion, compression, se fait le plus ordinairement en fer ou en acier doux.
6° Le balancier, demandant une forme d égale résistance et exigeant des nervures, se fait ordinairement en fonte, mais quelquefois en tôles et cornières assemblées.
7° Quant aux glissières, organes qui peuvent être calculés en les considérant comme pièces encastrées aux deux extrémités et chargées en leur milieu (au moment du plus grand effort), elles doivent résister spécialement à la flexion en même temps qu’à l’usure, et les métaux doux par le carbone, durs par le manganèse, paraissent convenir parfaitement pour ces pièces, ainsi que pour supports ou guides, chaises, chapeaux de paliers, crapaudines, pivots, etc.
Ainsi, les aciers qui sont le plus généralement employés pour pièces de machines sont des aciers demi-doux ou doux ordinaires; ils peuvent être employés soit à l’état forgé, soit à l’état coulé : ces derniers sont appelés à rendre de grands services dans la construction des machines, parce que, outre la résistance et la dureté ducs à leur composition chimique, ils présentent, sur les aciers ordinaires , l’avantage d’une homogénéité et d’une compacité physique plus grande ; enfin, ils peuvent servir pour pièces de formes compliquées impossibles à obtenir par voie de martelage. A ce dernier point de vue, nous citerons comme pièces fabriquées avec succès par le procédé de Terrenoire des tubes de presses hydrauliques pour affûts d’artillerie de marine, des galets, des pistons à nervure, des corps de pompe hydraulique pour fabrication de tuyaux de plomb , des pignons, empoises, engrenages, griffes d’embrayage pour gros trains de laminoirs, cylindres de laminoirs profilés ou droits, et plus particulièrement des cylindres ayant une grande table, tels que ceux employés pour le laminage à froid du plomb, du cuivre, du laiton, etc.
Aciers employés par la petite industrie
Les métaux extradoux et doux sont employés sur une grande échelle pal la petite industrie, soit à l’état de tôles minces, soit à l’état de fils, soit à l’état de barres de petites dimensions transformées au marteau à main pour la quincaillerie, la serrurerie, etc.; pour pelles, socs de charrue, faux, faucilles, et autres objets destinés à l’agriculture, tôles fines à satiner le papier, tuyaux soudés, tuyaux étirés, ustensiles de cuisine, chaînes sans soudures (système David et Damoiseau), chaînes à godets. Les tôles d’acier sont employées depuis longtemps à l’état recuit ou trempé aux usages suivants : plumes métalliques, râpes , coupe-racines , planches pour la gravure à l’eau-forte et au burin, bijouterie, branches de lunettes, aiguilles, ressorts divers de petites dimensions, objets emboutis fortement contournés, fourreaux de sabres, de baïonnettes et autres objets d’équipement, etc.
Des aciers de nuance plus dure, correspondant à ceux de la 4e classe, sont employés par Reschitza pour limes, scies, couteaux, outils à travailler le bois, ressorts, objets de taillanderie, etc., etc.
La tréfilerie emploie suivant les cas ou des métaux durs à 60 et 70 kilogrammes de résistance pouvant monter par l’opération du tréfilage à 150 kilogrammes, ou bien des métaux extradoux ou fers fondus. Les uns et les autres doivent être coulés chauds de manière à obtenir un métal compact, sans soufflures, pouvant supporter sans se rompre le tréfilage; la supériorité de certains aciers pour cet usage doit être en grande partie attribuée à ce que les aciers au creuset contenant toujours une petite proportion de silicium sont sans soufflures.
A’.rüns EMPLOYÉS POUR outils
Les aciers à outils proprement dits rentrent principalement dans les métaux des 5e et 6e classes; toutefois ceux de la 4e classe représentent le type des aciers employés pour outils doux.
Parmi les aciers de la 5e classe, il y a lieu de distinguer les aciers simplement carburés et les aciers manganésés, dits diamantés; parmi ceux de la 6e classe, les aciers carburés, manganésés, chromés, tungstatés; les uns et les autres sont employés pour limes, outils de tour, de raboteuse, outils à travailler le granité, fleurets de mines, tarauds, poinçons, burins, coutellerie, etc. L’étude complète de ces diverses variétés d’acier nous entraînerait hors du cadre dont nous disposons et nous renverrons pour plus de détails à notre travail sur le Classement et
l’emploi des aciers. 1880. Nous dirons seulement ici que tous ces aciers sont généralement fabriqués au creuset, soit en Suède et en Norvège (Jacob Ail et Son Tvedesland, Norvège), soit en Angleterre et principalement à Sliellield (Jonas Meyer et Colver-Seebohm et Dieckstahl, etc.), soit en Autriche-Hongrie, Reschitza, Kapfenberg, Innerberg, etc., soit en France, principalement par la maison Jacob Holtzer d’Unieux (Loire).
Les aciers à outils de nuances diverses sont employés à l’état d'acier forgé, trempé à l’huile ou le plus souvent à l’eau, puis recuits à des températures variables suivant les usages auxquels ils sont destinés.
Nous donnons ci-dessous la composition de quelques bains employés pour la trempe des aciers, ainsi que les couleurs du recuit les plus convenables pour un certain nombre d’objets.
COMPOSITION SE BAINS MÉTALLIQUES A L’USAOK DBS FABRICANTS DK COUTELLERIE.
D’après Parke’s Chimical essays.
NUMÉROS
DÉSIGNATION DES ARTICLES
COMPOSITIC
plomb.
>N DU BAIN, étain.
