C. Et, s'il y a lieu, un écrouissage final
Fabrication des barres, fils ou profilés. — A. Laminage {. — Seuls parmi les alliages de cuivre et de zinc peuvent être laminés ceux renfermant plus de 54 0/0 de cuivre.
Au point de vue laminage, les laitons se divisent en deux groupes très nets, et Ton peut justement s'étonner de ne pas trouver dans la plupart des ouvrages qui traitent de la fabrication du laiton cette classification cependant très précise :
1° Tous les laitons renfermant plus de 58 0/0 de cuivre peuvent se laminer h froid ;
2° Les laitons renfermant de 55 0/0 à 62 0/0 de cuivre peuvent, seuls, être laminés à chaud 2.
Il est donc nécessaire d'examiner séparément ces deux opérations ; nous avons déjà vu que la préparation du lingot est généralement différente, suivant que Ton doit le laminer à froid ou à chaud.
La suite des opérations est non moins différente.
<x) Laminage à froid. — Le laminage à froid se fait entre deux cylindres cannelés en procédant par une passe à plat suivie d'une passe à rond. Après ces deux opérations, le
1. 11 est bien entendu, nous le répétons, que nous ne parlons ici que des alliages cuivre-zinc; nous verrons dans le chapitre suivant {laitons spéciaux) que certains éléments peuvent se substituer au cuivre et au zinc et permettre de laminer des alliages autres que ceux indiqués ici.
2. Il est à noter, cependant, que les laitons très riches en cuivre (au moins 88 0/0) peuvent être laminés a chaud. Mais il ne faut pas que le travail soit trop brusque, que la passe soit trop importante, pour que l'opération réussisse.
métal doit subir un recuit avant d'être laminé à nouveau.
On voit que l'opération du laminage à froid nécessite des recuits extrêmement fréquents; ce qui augmente considérablement le prix de revient.
3) Laminage à chaud. — Le laminage à chaud comprend deux opérations : le dégrossissage et le finissage. Ces deux opérations se réduisent au dégrossissage dans le cas de gros diamètres.
Le lingot brut est réchauffé, puis passé au train dégrossisseur.
Ce train est monté souvent en trio.
Puis la barre dégrossie est portée dans un second four à réchauffer et est passée ensuite au train finisseur.
Celui-ci permet de descendre jusqu'à un diamètre de 8 à 9 millimètres.
On voit que le laminage a chaud est beaucoup plus rapide que le laminage à froid, qu'il nécessite une main-d'œuvre moins grande à la tonne de métal, qu'il ne demande qu'un seul réchauffage intermédiaire pour atteindre le diamètre de 8 à 9i millimètres.
Le laminage à chaud présente donc de grands avantages; mais il ne peut s'appliquer qu'à une catégorie de laitons très particulière, et seules peuvent l'employer les usines qui font le laiton en grandes quantités. De plus, il exige un titre assez bien défini.
B. Étirage, tréfilage, recuit, décapage. — Si nous suivons une barre dans ses transformations et si nous la prenons au sortir du laminage, que celui-ci ait lieu à froid ou à chaud, elle doit subir les opérations suivantes:
1° Un recuit ayant pour but de détruire tout ou partie de l'écrouissage ; généralement on recuit complètement ce métal.
2° Un décapage ayant pour but d'enlever la couche d'oxyde, sulfure, etc., qui a pris naissance dans le recuit, surtout dans les fours à chauffage direct ;
3° Un étirage ayant pour but d'enlever les défauts superficiels du laminage, de donner une surface brillante et bien dressée. L'étirage peut êlre fait en une ou plusieurs passes.
Nous décrirons rapidement ces différentes opérations.
Recuit. — Le recuit du laiton doit avoir lieu à une température de 550 à 600° { ; porté à plus basse température, le laiton garde son état d'écrouissage. Chauffé à trop haute température, le laiton est brûlé ; on sait déjà ce qu'il faut entendre par cette expression. Nous verrons plus loin les conclusions auxquelles a été conduit M. Charpy dans sa très intéressante étude sur ces alliages.
Les fours utilisés pour le recuit du laiton sont de deux sortes :
Les fours à flamme directe, dans lesquels les produits de la combustion sont en contact immédiat avec le métal;
Les fours à cornue, dans lesquels les produits sont placés dans des cornues en terre ou en métal et se trouvent ainsi à l'abri des gaz de la combustion. Les premiers sont de beaucoup les plus répandus; généralement ils affectent la forme d'un long conduit à droite et à gauche duquel sont les carneaux d'amenée des gaz chauds et au-dessous duquel se trouvent les conduits de sortie des gaz brûlés. Le métal à traiter est généralement placé -sur des wagonnets, qui entrent avec leur charge par une extrémité du four et sortent à l'autre extrémité; le mouvement est donné par l'intermédiaire de treuils.
Les fours h cornue ne sont usités que pour des fabrications délicates. Ils sont d'un prix très élevé, surtout ceux dont les cornues sont en terre. Les autres, à cornues en métal, ont l'inconvénient de laisser filtrer les gaz de la combustion h travers les parois. Il est bien entendu que, dans l'un et l'autre cas, on peut utiliser la combustion directe du charbon ou le chauffage par gazogène.
Le chauffage au bois est presque complètement abandonné à l'heure actuelle.
Décapage. — Cette opération a pour but d'enlever la couche d'impuretés, notamment d'oxydes, amenée par le recuit ou
1. Voir, à ce sujet, la note de M. Lewis à la Réunion de Nottingham (11 décembre 1902) de la Société Anglaise de l'Industrie Chimique.
même le laminage. Elle consiste essentiellement à plonger le métal dans une dissolution d'acide sulfurique marquant encore 5° B. et de laver ensuite la barre à l'eau.
Les bacs de décapage sont simplement formés de bacs en bois doublés de plomb. A côté de chaque cuve de décapage se trouve généralement une cuve de lavage où coule de l'eau. Évidemment, lorsque le bain de décapage est saturé, on cherche à en récupérer le cuivre. A cet effet, deux moyens sont généralement usités : la concentration ou la cristallisation de ces eaux, afin d'obtenir des cristaux de sulfate de cuivre, qui, par suite du sulfate de zinc contenu, doivent être purifiés par dissolution et cristallisation successives, ou l'évaporation de ces eaux, de façon à avoir des boues qui sont vendues aux usines à cuivre.
Étirage et tréfilage. — Nous avons donné, au début de ce livre, les principes de l'étirage et du tréfilage. Nous n'avons rien de bien particulier à y ajouter, si ce n'est que les passes d'étirage se font généralement par 2 millimètres et que la fabrication du fil s'obtient d'ordinaire par passes de 15 dixièmes de millimètre jusqu'au diamètre de 10 millimètres, par passe de 1 millimètre jusqu'au diamètre de 5 millimètres, par passe de 5/10 jusqu'au diamètre de 1 millimètre. Au-dessous, l'importance des passes dépend de la qualité du fil1.
Autre méthode pour la fabrication du fil. — Cette méthode consiste essentiellement à découper dans les planches des bandelettes que l'on treille ultérieurement.
On part donc ici de plaques qu'on lamine, comme nous le dirons tout à l'heure pour les planches. Puis le métal est découpé en bandes, et celles-ci en baguettes au moyen de plusieurs disques en acier formant une machine à cisailler rotative.
Parfois on utilise une scie qui permet de découper en hélice et d'obtenir ainsi une bande continue que Ton tréfile. Ce procédé, répandu en Allemagne et dans quelques usines fran-
1. A signaler l'existence de machines américaines permettant de diminuer beaucoup la main-d'œuvre du Ire filage.
çaises, est usité aussi pour la fabrication des fils de maillechort1.
Profilés. — Les profilés sont généralement obtenus par étirage au banc, soit à travers une filière ou une succession de filières convenables, soit simultanément par étirage et par décolle ta ge pratiqué au moyen d'un outil placé sur le banc même à étirer.
Procédé Dick. — Ce procédé, qui n'a pas eu tout le succès que Ton pourrait croire, a pour but de supprimer le laminage et l'étirage et de le remplacer par une compression à chaud à travers une matrice.
Voici, d'ailleurs, le principe du procédé, tel qu'il a été exposé par M. Trébla dans le Génie civil, en 1897 : il consiste à refouler au travers d'une matrice située à l'extrémité d'un cylindre le métal à travailler, placé dans ce même cylindre, après l'avoir amené, au moyen d'une chauffe préalable, à l'état plastique nécessaire pour faciliter son passage dans la matrice.
Il y a déjà longtemps que le principe de la compression est appliqué à la fabrication des tuyaux en plomb; mais, dans ce dernier cas, le métal est travaillé aune température relativement basse, tandis que, dans le cas actuel, la masse métallique à comprimer doit se trouver à une température très élevée, comprise entre 400 et 500°, suivant la nature du métal ou de l'alliage employé.
Par suite de cette obligation de pouvoir faire supporler, en même temps, au cylindre compresseur une très forte pression et une haute température, la mise en pratiquedu nouveau procédé n'est pas sans présenter de nombreuses difficultés. En effet, la résistance de l'acier h 500° est assez faible.
Aussi, dans tous les essais tentés avec des cylindres ordinaires en fonte ou en acier de différentes qualités, entourés d'une chambre annulaire chauffée par un feu de coke destiné à maintenir le métal à l'état plastique pendant toute la durée de
1. On désigne souvent cette opération sous le nom d'escargotage.
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l'opération, la chambre cylindrique prenait-elle rapidement une forme renflée et il s'y produisait des fissures longitudinales par lesquelles s'échappait le métal comprimé.
En présence de l'insuccès de ces premiers essais, l'inventeur s'est trouvé amené à étudier un dispositif spécial, qui remplit exactement les conditions de résistance cherchées, et nous allons en donner la description.
La chambre de compression imaginée par M. Dick se compose d'un premier cylindre ou tube intérieur en acier, entouré successivement d'une série d'autres cylindres également en acier, mais séparés les uns des autres par une matière isolante et en même temps très résistante. Par suite de ce mode de construction le cylindre intérieur, qui est soumis à l'action de la haute température du mêlai plastique qu'il renferme, est renforcé par les autres cylindres concentriques qui jouent, dans ce cas, le rôle de frettes et qui, se trouvant à des températures d'autant plus voisines de la température ordinaire qu'ils sont plus près de la périphérie, conservent, par conséquent, une résistance beaucoup plus grande. Il suffit donc, pour assurer une marche régulière à l'appareil, de calculer les dimensions de la dernière des frettes d'après les efforts qu'elle peut avoir à supporter du fait de la compression, en tenant compte de son coefficient de résistance à la température à laquelle elle se trouve portée pendant la période de travail.
Les matrices employées sont fabriquées en acier extra-dur ; elles comportent, suivant la section des barres que Ton veut obtenir, une ou plusieurs ouvertures. Dans ce dernier cas, une même matrice peut fournir dans une seule opération plusieurs barres de différentes sections. La matrice avec laquelle on doit opérer est placée dans une cavité conique pratiquée dans un support qui, pendant le travail, est solidement maintenu en place au moyen d'une paire de mâchoires à griffes actionnées par la presse hydraulique; ce support ainsi que les mâchoires sont fixés dans un sommier très robuste également en acier.
On doit, avant chaque opération, chauffer préalablement la matrice et son support de façon qu'il ne se produise pendant le travail aucune dilatation dans le profil de la matrice.
Du reste, cette dernière, ainsi que son support, ne sont fixés au cylindre de compression que lorsque ce dernier a été rempli de métal ; aussi, pour obturer le fond du cylindre pendant le chargement du métal, on emploie une plaque de fermeture, ou obturateur, en acier, maintenue à l'aide de crochets.
La capacité des récipients varie Suivant les types d'appareils ; ils peuvent contenir de 50 à 200 kilogrammes de métal et sont montés sur pivot, de façon à pouvoir prendre, au moyen d'un engrenage à vis, la position horizontale ou verticale.
Les figures 166 et 167 montrent la disposition d'ensemble d'un appareil Dick travaillant à 3lK,500par millimètre carré et dont le corps de presse a 0m,500 de diamètre.
Mode de travail. — On ferme tout d'abord l'extrémité du cylindre au moyen de la plaque obturatrice ; puis, on l'amène dans la position verticale, et Ton y verse directement le métal à travailler, lequel se trouve contenu à l'état liquide dans un creuset; on attend ensuite quelques minutes pour laisser refroidir un peu la masse métallique et lui faire prendre l'état plastique.
On place alors sur la charge un disque d'arrôt en acier biseauté destiné à empêcher que le métal ne reflue en arrière sous l'action de la pression; car le piston proprement dit possède un diamètre inférieur à celui du corps de presse, de façon à éviter le refroidissement par contact de ce dernier pendant l'opération. On interpose ensuite, entre le disque d'arrêt et le piston, un bloc libre d'acier dont une des faces présente une cavité dans laquelle vient se loger l'extrémité du piston. Sous les actions combinées de la pression et de la chaleur, le disque d'arrôt se dilate et ferme exactement l'âme du récipient.
Ce dernier est ensuite ramené dans la position horizontale,
la plaque obturatrice est enlevée, et on loge la matrice dans son support que l'on fixe au moyen des mâchoires hydrauliques. 11 ne reste plus qu'à actionner la pompe pour transformer en quatre minutes le contenu du récipient en barres affectant comme profil celui des matrices au travers desquelles passe le métal ; ces barres viennent reposer sur un banc à rouleau faisant suite à l'appareil.
L'opération achevée, on ouvre les mâchoires pour dégager le support, ainsi que la matrice qu'il renferme; on continue à faire avancer le piston de façon que, dans sa marche en avant, il expulse le métal restant qui constitue le déchet de l'opération, et que la matrice, son support, le disque d'arrêt et le bloc libre soient chassés également en dehors du récipient.
On peut aussi, au moment du chargement de l'appareil, verser dans le corps de presse, non plus du métal en fusion, ainsi que nous l'avons indiqué plus haut, mais des lingots préalablement chauffés jusqu'au degré de plasticité voulu, ces lingots ayant des dimensions correspondant à celles de l'intérieur du récipient. Dans la pratique, on arrive, paraît-il, à traiter facilement cinquante charges et plus par jour, ce qui, en supposant que chacune d'elles pèse 100 kilogrammes, représente une production journalière de 5 tonnes.
« Des essais intéressants ont été faits, dit M. Trébla, à ce sujet dans les ateliers des établissements Cail, par les soins du bureau Veritas, sur différents échantillons de barres en laiton, en bronze d'aluminium ou en métal Delta; ces divers métaux sont ceux auxquels s'applique le plus facilement ce procédé. Le tableau comparatif suivant, qui résume ces expériences sur les barres produites par le nouveau procédé, permet de se rendre compte des avantages que peuvent présenter celles de même métal ou alliage obtenues par laminage.
Laiton (Métal Muntz)
Bronze d'aluminium . . .
Métal Delta..
