FABRICATIONS SPÉCIALES

Tuyaux de conduite.

La fabrication des tuyaux en fonte est aujourd'hui d'une très grande importance, vu les quantités considérables de conduites nécessitées par l'emploi de l'eau et du gaz, qui s'est étendu des plus grandes villes aux cités de tous ordres, même aux plus petites, en même temps que dans les usines et exploitations diverses.

La consommation a atteint de telles limites que des fonderies de premier ordre, comme Marquise, Torteron, Fourchambault, Lavoulte, Pont-à-Mousson, puis Fumel, Aubrives et autres, n'ont pas reculé devant d'énormes dépenses pour monter des fabrications organisées systématiquement, depuis la mise en chantier jusqu'au moulage proprement dit, à la préparation dos noyaux, au séchage, à la coulée et aux diverses organisations pour le levage et le transport des fardeaux.

Les premières usines qui ont installé en grand la fabrication spéciale des tuyaux sont Marquise et Fourchambault.

En 1848, on moulait encore les tuyaux de faibles dimensions en châssis avec couture sur la longueur, de deux parties, renmoulés sur des talus pour donner la coulée en pente, nécessaire, devant assurer à peu près la résistance du métal. (Voir flg. 1 et 2, pi. 30.) Cependant l'on n'évitait pas les soufflures, les crasses ou les autres défauts inhérents à ce système et dont le plus grave était certainement l'irrégularité des épaisseurs. Les gros tuyaux de 0'',50 de diamèti'e et au-dessus étaient coulés les uns en terre, au trousseau, les autres dans des châssis carrés montés par assemblage de plaques à nervures, enfin les plus perfectionnés dans des châssis par assises, de forme octogonale et coupés suivant une section longitudinale, pour rendre le démoulage plus facile.

Les noyaux se faisaient au trousseau ou étaient construits en sable foulé dans des boîtes.

Jusque-là on n'avait pas songé à des perfectionnements qui seuls

pouvaient permettre de fabriquer les tuyaux dans les conditions économiques leur étant indispensables et de les obtenir d'une façon assurée, suffisamment sains et d*égale épaisseur.

C'est alors que l'idée d'employer des châssis cylindriques coupés en deux sur la longueur nous vint à Marquise vers 1849. Les canons, pièces massives s'il en fut, étaient depuis longtemps coulés debout dans des châssis analogues. On les versait à plein jet par la masselotte et l'appareil ne bougeait pas.

L'application était donc facile et certaine pour le moulage des tuyaux. Du reste les usines anglaises avaient déjà tenté des essais en ce sens et des fabrications de tuyaux avaient été essayées en châssis ronds dans des fonderies de Newcastlc et de Glasgow.

Les tuyaux de O^jSO et de 0'",60 qu'on coulait à la fonderie de Marquise, lorsque j'en pris la direction, étaient fabriqués par le moulage en sable dans des châssis carrés à plaques et dans des boites à noyau en fonte, ouvertes en deux coquilles. Le noyau en sable à l'épaisseur de O^jlO ou 0'",12 était tellement resserré après la coulée, qu'on ne pouvait retirer la lanterne et qu'il fallait laisser refroidir le tout avec la pièce. De là, des fontes tellement tendues par le retrait qui ne pouvait s'opérer, qu'une grande partie des tuyaux cassait à l'usine, quand d'autres livrés au service des eaux à Paris se brisaient sur place à l'emploi ou dans les magasins.

Les châssis cylindriques faciles à ouvrir, du haut en bas, à l'aide d'un simple déclavetage, comprenant seulement 0",04 à 0»,06 d'épaisseur de sable entre les parois intérieures et le modèle, dressés et tournés pour s'emboîter sur des sièges à poste fixe, recevant à la fois le châssis, la lanterne et le modèle toujours exactement repérés, tel fut le système que nous adoptâmes en principe, après avoir perfectionné les meilleures dispositions que nous avions vues en Angleterre et que la fonderie de Torteron, vers la même époque, s'efforça d'appliquer.

Les lanternes établies coniques, avec plateaux tournés en haut comme en bas, pour appuyer et diriger la trousse, furent chargées de torches en foin filé ou tressé et munies des couches de terre utiles pour formar des épaisseurs successives donnant ensemble 0'",025 à 0",030. Une telle disposition permit d'enlever les noyaux tout aussitôt après la coulée, avant que le retrait vînt s'opérer et que la torche fût complètement brûlée. Ces agencements, sauf des modifications de peu d'importance dictées par la pratique et les améliorations du moulage, suivant les fonderies, sont ceux dont on se sert encore. On peut les retrouver, sans plus ample description, dans les figures 3, 4 et 5 de la planche 30.

La figure 3, A, représente le châssis en deux parties, genre des

châssis figures 1 et 2, destiné à mouler les châssis demi-circulaires devant servir à la fabrication des tuyaux ;

B est le châssis en deux parties qui devra recevoir le modèle des tuyaux à couler debout ;

C, le modèle de ces tuyaux se démontant à clef, au besoin, pour le démoulage et recevant la tête du modèle de manchon à emboîtement ou du modèle des brides à l'aide d'un assemblage comme figure 4 ;

D, le siège tourné et dressé pour recevoir avec précision la base du châssis, celle du modèle et celle de la lanterne ;

F, la lanterne dont le plateau inférieur porte une partie tournée cylindrique avec entrée légèrement conique pour que le noyau descende toujours exactement au centre du moule ;

Enfin (flg. 5, ce), une plaque dite fond de moulage sur laquelle on établit d'abord le châssis et le modèle, alors qu'il s'agit de fouler la chape, laquelle est ramenée au moment du renmoulage sur le plateau DD.

Les éléments incomplets dans les figures que nous venons d'expliquer se retrouvent, avec des variantes faciles à comprendre, dans les figures 6, 7, 7 bis, 8 et 9 de la planche 30, comme aussi dans les deux figures de la planche 21.

Ces dernières figures, qui vont être décrites brièvement, donneront les indications suffisantes pour faire comprendre un système complet de moulage.

Dans la figure 6, on retrouve le châssis cylindrique, vu sur la face d'une de ses parties s'entr'ouvrant. Le tuyau est coulé et la lanterne est prête à être enlevée.

Ici Ton remarquera que la lanterne n'est plus d'une seule pièce. Nous donnons la lanterne à clefs, permettant de se resserrer en soulevant le système de coinçage qui la soutient et qui, décalée par le déplacement de l'appareil a, b et le mouvement des guides c, c, peut être retirée aisément et avec le plus faible effbrt de la grue. Cette lanterne que nous avons établie le premier, ihême avant les fondeurs anglais qui n'avaient fait jusque-là que des essais laborieux autant qu'infructueux, est d'une certaine simplicité. Qu'elle ait été modifiée ou perfectionnée depuis dans d'autres fonderies, notamment à Lavoulte, le principe est resté le même. Les lanternes d'une pièce, même avec beaucoup do cône, se bloquaient souvent au moment de les enlever et restaient dans la pièce qu'elles faisaient casser, quand elles ne se brisaient pas ellesmêmes.

Aussi les lanternes réiractiks, bien que d'un établissement relativement coûteux comme agencement et assemblage, ont-elles rendu de véritables seiTices dans la fabrication des tuyaux de gros diamètres, si elles ne sont que difficilement possibles pour les tuyaux de petits dia-

mètres où Ton emploie plutôt des lanternes en fer creux/ moins cassantes et plus légères que les lanternes en fonte.

Le moule complet de la figure 6 montre encore, en dehors du siège X, X qui difiere de celui figure 5, la disposition du bassin de coulée y et de la couronne en sable qui recouvre le dessus du moule.

La figure 7 représente une disposition particulière pour les tuyaux d'un mètre de diamètre et au-dessus, dans lesquels les noyaux en terre sur lanternes transportables sont une difficulté en raison de leur volume et de leur poids. Cette disposition est déduite d'un système de moulage sur lequel nous reviendrons plus loin et que nous avons employé avec avantage pour le moulage des anneaux devant servir aux fondations et piles de ponts.

Deux mandrins ou couronnes en fonte, l'un alésé et réglé à Tintérieur, l'autre tourné à l'extérieur, s'élèvent à mesure que le foulage du moule s*opère et donnent successivement le moulage de la chape et celui du noyau. Le mandrin, vu en m, est guidé par des oreilles o glissant sur des colonnettes et attiré» en s'élevant^ par un mouTement de treuil ^ contrepoids. Le noyau est foulé entre l'intérieur de ce mandrin et une lanterne de forme quelconque fixée à demeure sur le fond du moule. Enfin le mandrin m' donne l'intérieur de la chape dont le sable est foulé entre le châssis et lui.

La chape et le noyau ainsi obtenus en deux opérations distinctes sont établis sur une plaque repérée avec le siège formant la base du moule et sur lequel est fondé le noyau. Un petit chariot roulant»,», que la figure 6 montre vu debout, sert à transporter soit la chape, soit le noyau quand ils se rendent, pour être assemblés, au lieu du renmoulage.

La figure 8, même planche 30, donne l'ensemble du matériel de mou*' lage, modifié pour la fabrication des tuyaux à brides. — g est la base sur laquelle on établit le modèle de bride inférieure ; h, % la lanterne assise sur le siège de renmoulage; j et k le châssis avec une rallonge servant à laisser la place de la bride & la base du moule.

Les figures 9 et 10 représentent une disposition brevetée aux usines de Fourchambault à partir de mars 1862. Cette disposition, dont MM. Boigues et Hambourg ont revendiqué la propriété et qui a occasionné d'asse2 nombreux procès entre eux et d'autres fonderies, est basée sur les données suivantes :

10 Disposition des chantiers pour effectuer toutes les opérations du travail à la même place;

2* Conversion des chantiers en étuves temporaires et réciproquement;

3* Disposition des châssis â une certaine hauteur aunlessus dn fond de la fosse, en voie de manœuvres, la partie au-dessoos à postey fixe, cette partie étant assemblée à charnières ou à goi^ns et clavettes ;

4"* Fixité d'une partie des châssis dans des emplacements déterminés;

5*Dispo8ition permettant de couler en coquilles certaines parties des pièces coulées en sable ;

6^ Disposition circulaire ou polygonale de la coulée dans la fabrication des tuyaux, cylindres, colonnes et autres pièces à verser debout ;

7*" Disposition particulière des modèles, des noyaux et des châssis dans la fabrication des pièces creuses, pour obtenir des repères coniques ou pyramidaux qui assurent au noyau, dans le châssis, la position exacte axée par le modèle.

A est la fosse en briques, revêtue de fonte, au besoin, où s'opèrent le moulage et la coulée. Cette fosse est recouverte d'une cloche en tôle qui, s'abaissant à la fin du moulage, permet à la fosse de se transformer en étuve ;

B est un châssis fixé et agencé dans la fosse, montrant en coupe verticale la disposition de la lanterne, du noyau et de la chape ;

B', le même châssis vu à l'extérieur.

On remarquera qu'en tout cela il n'y avait rien d'absolument nouveau comme procédés particuliers de moulage et de coulée. En effet, nous avons TU de telles dispositions çà et là en Angleterre comme en Ecosse et nous les avons utilisées en partie aux usines de Marquise dès 184^ 1850. Le brevet n'a pu se tenir qu'en s'appuyant sur un ensemble particulier de moyens connus. Ce fut là une des grosses difficultés que j'eus à régler, en 1869, comme expert entre les Compagnies de Fourchambault et de Terrenoire. Depuis, tout s'étant arrangé, chacun s'est renfermé dans des dispositions spéciales, plus ou moins empruntées les unes aux autres, ce qui devait être inévitable.

La disposition prise à Marquise est indiquée par les figures 1, S et 3 de la planche 81 (1).

La figure 3 donne une représentation d'ensemble qu'une courte description fera facilement comprendre. Du côté X sont les hauts-fourneaux ; du côté Y, les cubilots. Par les grues ou par les chemins de fer des halles de moulage, la communication est facilement établie entre les fontes en fusion des divers appareils, de telle sorte qu'on peut les mélanger liquides ou les employer séparément Le moulage des tuyaux se fait en T et T^ Une fois les moules terminés, c'est-à-dire foulés, nettoyés, noircis et lissés, ils prennent la file, conduits sur de petits chariots volants, dans les étuves V et V', où ils séjournent le temps néeessaire pour opérer leur séchage. Ces étuves, pourvues de conduits

(1) Aujourd'hui les bauts-fournaaux sont supprimés à l'usine de Marquise, dite n* 1, et beaucoup d^autres choses encore, de telle sorte que nous sommes^en quelque •orto^ eWg^ èé parier su pesté»

souterrains, avec vannes s'ouvrant, en divers endroits, à Tappui des moules, étaient chauffées par les gaz perdus ou par de Tair chaud que fournissait un appareil spécial. Aux extrémités S et S', le renmoulage et la coulée avaient lieu ; puis les châssis, reprenant leur marche en sens inverse, revenaient pour être démoulés au centre de la fosse et se présenter de nouveau au chantier de moulage. Les lanternes et les tuyaux, ainsi que les sables, étaient retirés à l'aide des grues. Le tout devait, en principe, passer par une voie de fer sur le massif R, pour se rendre les unes au chantier des noyaux, les autres à l'ébarbage, à la presse d'épreuves et au goudronnage; enfin, les sables à la sablerie ; le chemin de fer a, a, b, b restant dans tous les cas au niveau du sol de la fonderie, pour permettre les manœuvres de la coulée et toutes manutentions accessoires.

On a dû faire certainement quelques modifications depuis que j'ai quitté la direction de l'usine. Entre autres choses, on a transformé les grues en appareils à vapeur et l'on a opéré la foulée des chapes à l'aide d'une disposition mécanique empruntée à quelque usine anglaise, à Middlesbrow, je crois.

Mais l'ensemble a dû rester sensiblement le même, les foyers latéraux pour chauffer les étuves ayant été remplacés par les bouches de chaleur dont nous avons parlé.

Les figures 1 et 2, qui s'expliquent d'elles-mêmes, indiquent le passage des châssis dans les étuves et dans la fosse.

Cette disposition d'ensemble a été conçue en vue de la fabrication des tuyaux de O^jOO et de 1 mètre pour le service des eaux de la Vanne et de la Dhuys. Les autres tuyaux étaient coulés dans des fosses séparées où tout le travail s'opérait ainsi qu'il vient d'être dit pour Fourchambault, et le chauffage avait lieu, pour certaines fosses, avec des réchauds à coke placés sous les moules et de la disposition figure 10, planche 21 ; les autres, avec des prises de gaz ou d'air chaud et un robinet distributeur sous chaque moule; enfin, une partie dans des étuves fermées à l'aide de cloches en tôle ou de plaques en fonte se recouvrant.

Dans d'autres usines et notamment à Lavoulte, le travail général a lieu dans des fosses d'une disposition demi-circulaire. (Voir le plan, fig. 4, pi. 31). Les moules sont foulés et terminés de moulage à l'une des extrémités, décochés et démoulés à l'autre bout do la fosse, puis renmoulés et coulés au milieu. Les dispositions de la figure 4 et celles de la figure 5, qui comprend une fosse rectangulaire avec installation des chantiers de coulée, des étuves et des grues, donnent une idée suffisante des divers systèmes adoptés et qui sont, dans leur ensemble, empruntés aux fonderies anglaises.

La fabrication des noyaux troussés en terre sur des lanternes à

tourillons et à plateaux tournés, disposés pour obtenir des diamètres invariables, se faisait à Marquise dans un atelier spécial, où les noyaux manœuvres par des treuils roulants étaient ])l:icés au-dessus les uns des autres en «'entrecroisant, les étuves ouvertes sur le dessus (flg. 9, 10 et 11, pi. 31) étant fermées par des portes en tôle ou par des plaques en fonte se joignant à recouvrement et faciles à manœuvrer.

Des chariots spéciaux (voir fig. 1 à 8, pi. 34), à longrines et traverses en fonte avec des supports étages, portent les noyaux et rapportent les lanternes entre les divers chantiers de moulage et de noyau te rie.

Les lanternes, comme du reste les châssis, sont percées de trous venus de fonte pour laisser s'échapper librement les gaz au moment de la coulée. Elles sont recouvertes de tresses de foin enroulées formant une épaisseur de 0°,020 à 0'»,025 bien serrée, laquelle reçoit deux couches de terre préparatoire, puis une couche de terre fine.

La terre à noyau, composée d'argile, d'herbue et de sable à gros grain pour les premières couches, est tenue plus réfracta ire, et en sable plus lin pour la dernière couche. Le crottin ou la tannée introduits dans cette couche doivent être passés au tamis fin. Au besoin, cette terre dite de finissage est pétrie avec de l'urine mélangée à l'eau.

Les planches à trousser en fonte sont réglées sur leurs supports également en fonte, à l'aide de coulisseaux que maintiennent des vis de serrage. Les lanternes montées sur coussinets sont manœuvrées à manivelle ou à l'ai do d'une poulie motrice simplement installée.

Le sable pour le moulage des chape? est composé de sable neuf et de sable vieux provenant des moula,:?es précédents, dans la proportion dj 8/lOe* à 9/10«S établi de toutes pièces, à gros grains, manutentionné à la pelle et passé à la claie. On emploie du sable plus fin et plus doux pour les collets, les manchons et les baguettes qui nécessitent quelquefois des raccords et pourraient souffrir du passage de la fonte.

Tous ces détails accessoires de la fabrication rentrent au surplus dans les données déjà exposées au cours de ce livro.

Ils se modifient suivant les moyens dont disposent les fonderies et se résument dans les indications suivantes :

Châssis solides, bien accouplés, bien engoujonnés et dressés aux (àces utiles.

Lanternes aussi rondes et aussi égales d'épaisseur que possible, bien centrées sur leurs axes tournés ; rétractiles ou d'une seule pièce, pourvu qu'elles aient, surtout en ce dernier cas, une certaine dépouille permettant de les retirer aisément. Cette dépouille ne doit pas dépasser une certaine limite pour que le noyau, une fois séché, ne glisse pas sur la lanterne au moment où on le descend dans le moule.

Planches de troussage exactes et installées sans variations possibles

sur des tréteaux eu fonte. On ne saurait organiser le troussage des noyaux avec assez d'exactitude. C'est de cette opération, comme du serrage des' torches sur la lanternj et de la foulée régulière des chapes, que dépen 1 le règlement des poids, chose de première nécessité dans la fabrication des tuyaux.

Organisation large et précise des chantiers, laissant tout préparé sous la main des ouvriers, en vue d'éviter les tâtonnements, les retards et les accidents.

Dans cette vue, approvisionnement à pied-d'œuvre des outils et des matières nécessaires, abords faciles par les voies de fer, les grues et les appareils de coulée, etc.

Nous n'insisterons pas davantage sur de telles questions, qui relèrent des connaissances indispensables à tout chef de fonderie. L'indication des nombreux défauts que présente la fabrication pourtant si simple des tuyaux, même quand elle est organisée sur les bases que nous venons d'exposer, peut appeler l'attention des chefs d'atelier et des ouvriers sur les précautions à prendre pour redresser la fabrication et la mener à bonne fin. Après avoir renvoyé notre lecteur aux planches 17, figures 1 et 2, et 34, figures 12, 13 et 14, qui représentent des types de presses à essayer les tuyaux, il ne nous reste plus qu'à consigner ici, pour compléter ce que nous venons de dire, quelques chiôires touchant le coût du matériel et le prix de revient des tuyaux.

Les tableaux suivants donnent des renseignements complets sur le matériel des tuyaux à couler inclinés, de même que sur ceux à couler debout et, en même temps, des prix de revient de fabrication pouvant varier suivant les fonderies, mais devant, d'un autre côté, fournir des renseignements certains sur les conditions de fabrication, moulage, ébarbage, essai, etc., dont la connaissance intéressera toutes les fonderies, qu'elles soient appelées à produire peu ou beaucoup de tuyaux.

Tuyaux coulés inclinés, — Prix de revient, — Le prix de revient des tuyaux coulés inclinés peut être envisagé comme il suit, sous réserve des éléments variables suivant la situation des fonderies :

A. — Fonte au creuset en deuxième fusion, se composant de :

Gueuses n^ 2, fonte gris serré, 400 kilog. à 12 francs 48fr. »

Débris gris serré, 500 — à 11 francs 55 Ji

Fonte d'Ecosse n^" 1, 100 kilog. à Jfi francs . 13 »

Soit, par tonne, en admettant les bases proportionnelles ci-dessus,

comme mélange, qualité et prix des fontes 116 fr. »

Déchet de refonte, 90 kilog. à 12 francs 10 80

Coke pour la refonte, 120 kilog. à 40 francs 4 80

Fondeurs, manœuvres, faux frais, etc*. 1 90

Soit, fonte au cubilot 133fr.50