TRAVAIL DU CUIVRE ET DE. SES ALLIAGES

nombreux a dans la construction et dans beaucoup d'industries le cuivre soit pur, soit à Tétat d'alliages. La fabrication de tous ces produits a fait des progrès notables, par l'emploi de réactifs variés qui jouent, comme dans la préparation de Tacier fondu, le rôle d'agents de raffinage ou de désoxydants.

Le cuivre, après avoir été fondu, contient toujours de l'oxydule dissous dans la masse: ce corps nuit à la continuité du métal, à l'homogénéité des alliages, il rend leur structure irrégulière et diminue beaucoup leur résistance. Pour l'éliminer il faut ajouter dans le bain, avant la coulée, un corps plus avide d'oxygène que le cuivre. On a le choix aujourd'hui entre bien des réactifs.

M. Guillemin avait fait breveter autrefois l'emploi du sodium ; quelques fabricants se servent du potassium. Mais les additions les plus usitées aujourd'hui sont celles de manganèse, de phosphore, ou de. silicium.

Théoriquement il suffirait d'introduire ces corps en quantité strictement dosée pour absorber tout l'oxygène. Mais comme ce dosage précis n'est pas possible, on est amené à ajouter toujours un excès du réactif, qui modifie un peu les propriétés du métal.

Le manganèse augmente toujours la dureté de l'alliage; on l'emploie surtout dans certains bronzes en laitons spéciaux. Le phosphore qu'on emploie toujours ou très petite quantité, paraît préférable quand on ne veut que raffiner le cuivre sans le durcir. Les bronzes phos-

LsYBRRum, Méiallnrgie. 16

phoreux sont très employés pour faire des coussinets de machines, ou des fils de conduites électriques : leur résistance peut aller jusqu'à 80 kilogrammes.

Le silicium paraît être, pour le cuivre comme pour Tacier, un agent de rafânage plus énergique que les autres ; on peut donc Tajouter en plus faible quantité et obtenir des produits plus purs.' Les cuivres silicieux (qu'on appelle parfois improprement bronzes) sont en somme des cuivres presque chimiquement purs ; le silicium y a été ajouté en doses très faibles pour réduire l'oxyde, et n'y subsiste qu'à l'état de traces ; mais son action leur a donné une homogénéité parfaite ; ils jouissent d'une conductibilité électrique plus élevée que toutes les autres variété de cuivre et sont préférés pour les applications à la télégraphie, au transport de la force, etc.

L'aluminium est aussi un réducteur énergique, et son addition, même à dose très faible, augmente beaucoup l'homogénéité et la résistance du laiton. Nous parlerons plus loin des bronzes spéciaux dans lesquels l'aluminium entre comme élément essentiel.

Métal Roma. — L'addition aux bronzes de corps étrangers en proportion un peu considérable peut augmenter beaucoup leur résistance. Parmi les bronzes spéciaux qui ont donné lieu à des applications industrielles sérieuses, je citerai le métal Roma de M. Guillemin. C'est un bronze au manganèse, qui, suivant les proportions plus ou moins fortes de ce corps, peut avoir

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des résistances de 30 à 45 kilogrâmes avec des allongements de 40 à 15. Il se forge à chaud, et des échantillons travaillés de cette manière ont atteint une résistance de 56 kilogrammes avec un allongement de 25 pour 100.

Laitons. — Le laiton ou cuivre jaune est un des alliages les plus employés. Il se coule mieux que le cuivre et se travaille aussi bien à froid. Les laitons ordinaires contiennent de 15 à 30 pour 100 de zinc. Le plus résistant est celui qui sert à faire les douilles de cartouche et qui est connu sous le nom de laiton de •guerre ; il contient 33 pour 100 de zinc et est préparé avec des soins tout particuliers, avec des tours de main secrets dont le principal est sans doute l'addition de traces de corps étrangers destinés à faciliter la coulée. Ce métal est particulièrement sensible à Té* crouissage et au recuit ; en prolongeant le travail à froid, on peut l'amener à des résistances de 60 kilogrammes au millimètre carré ; mais il est alors cassant, en le recuisant on peut lui rendre sa malléabilité ; par un recuit complet sa résistance descend à 30 kilogrammes, il prend alors un allongement de 60 pour 100 avant de se rompre, un réchauffage exagéré le rend cristallin ; il est alors brûlé et perd toutes ses qualités.

Quand la teneur en zinc dépasse 35 pour 100, les laitons deviennent très durs ; ils ne peuvent plus se travailler qu'au rouge. On emploie maintenant, sous divers noms (Delta, Roma, Hercule), des alliages de ce

genre qui contiennent de 35 à 40 pour 100 de zinc, et en outre quelques centièmes de métaux tels que le fer, le manganèse, le cobalt*; ils ont un grain serré, une grande résistance, et se forgent k chaud comme le fer. Les laitons au manganèse sont employés en France pour les hélices de navires.

Métal Delta. — Le métal Delta est un laiton contenant 55 pour 100 de cuivre, 41 de zinc, 2 à 4 de fer, avec des traces de manganèse, de plomb, parfois de nickel ou de cobalt. Ce qui le distingue des laitons ordinaires, c'est la facilité avec laquelle il se travaille à chaud.

Il a une résistance de 40 kilogrammes environ, qui peut monter k 60 après un forgeagebien dirigé ; l'allongement est de 30 pour 100; il s'abaisse k 10 quand le métal est écroui par le travail k froid ; mais l'effet de l'écrouissage se corrige très bien par le recuit.

11 est fusible vers 950 degrés très fluide et se moule facilement. Entre 5 ou 600 degrés, il est très malléable : on peut le laminer ou l'étirer. Ainsi on fabrique des tubes sans soudure en laminant une barre entre quatre rouleaux profilés en arc de cercle, devant lesquels se présente un noyau fixe. A une température plus élevée le métal s'égrène quand on veut le forger ; au-dessous* du rouge, il est dur et se crique. 11 faut alors le travailler très lentement en intercalant de fréquents recuits.

* Pour plus de détails voyez le livre de M. Weisa, le Cuivre.

ALUAGBS 2Si

C'est ainsi qu'on termine le laminage des plaques minces, rétirage des barres et des fils. On se sert pour les soudures d'un alliage de delta et d'argent; on peut aussi le souder à lui- même au moyen du chalumeau oxhydrique ou des procédés électriques ; ce mode de travail diminue un peu la résistance au point chauffé, qui se recuit, mais il est facile de corriger cet effet par un léger écrouissage. On fabrique les pièces de forme irrégulière par estampage au rouge sombre.

Le delta résiste bien aux eaux acides, aux eaux de mines ou à Teau de mer. Il paraît indiqué pour les organes de machines, pour les robinets qui sont exposés à ces causes de détérioration. On le prépare en incorporant le fer au zinc fondu, puis en ajoutant cet alliage au cuivre fondu avec un peu de manganèse.

Plusieurs autres alliages ayant des propriétés mécaniques analogues ont été mis en circulation sous des noms divers.

Tous ces produits doivent leurs qualités, non pas tant à leur composition même qu'à leur mode de fabrication qui est tenu secret. Si Ton essayait de faire du delta en se contentant de mélanger et de fondre ensemble les métaux indiqués, on obtiendrait un métal aigre et sans corps. Pour avoir un alliage homogène, il faut certains tours de main, qui consistent surtout dans l'addition de réactifs spéciaux vers la fin de l'opération.

Ces additions peuvent remplir un double rôle. On

sait depuis longtemps que certains métaux, ajoutés même en petite dose à un alliage, peuvent provoquer, une union plus intime des éléments qui s'y trouvaient déjà ; sur cette propriété curieuse et encore mal expliquée, on ne possède que des données purement empiriques.

Mais ces réactifs ont à remplir en même temps une autre fonction qui, celle-là, est bien connue et analysée. Ils opèrent le raffinage, et détruisent, comme nous l'avons expliqué plus haut, les oxydes disséminés dans la masse métallurgique. A ce point de vue, on peut utiliser tous les corps déjà cités comme servant au raffinage du cuivre (métaux alcalins, ou alcalino-terreux phosphore, etc.), et il est probable que l'aluminium joue un rôlQ capital dans la préparation de tous ces nouveaux alliages.

Fusion des bronzes au four Piat. — Dans la plupart des fonderies ordinaires la fusion des bronzes, des laitons, se fait au creuset. Ce procédé est dispendieux, et le travail pénible. Le four Piat, très employé aujourd'hui dans les usines françaises, a réalisé un progrès considérable. Le creuset est calé dans un four rectangulaire qui peut basculer pour faire la coulée (fig. 56 et 57). On n'a donc pas besoin de le retirer du four après chaque opération, de sorte qu'il se détériore beaucoup moins et ne se refroidit pas. Il en résulte à la fois une économie sur la main-d'œuvre, sur le combustible et sur l'usure des creusets.

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Fils de cuivre. — Le cuÎTre s'emploie surtout sous forme de fils, de plaques et de tubes. Nous ne décrirons pas les opérations de la tréfilerie oii il n'a pas été fait d'ionovations importantes. C'est surtout à varier les

- Four Piat avec appareil de suspension et treuil de manœuvre appliqué au mur.

Fia. 57. — Four Piat. Bâti spécial évitant l'emploi de la grue.

qualités du métal suivant les besoins que l'on s'est ingénié. A ce point de vue, plusieurs usines françaises, en tête desquelles on doit citer celle de M. Weiler, obtiennent des résultats remarquables. On demande aux flls télégraphiques une grande conductibilité électrique, mais il y a intérêt aussi à ce qu'ils aient assez de

résistance pour ne pas multiplier les supports. Ces deux qualités sont pour ainsi dire incompatibles : pour augmenter la résistance, il faut allier le cuivre à d'autres métaux qui le rendent moins bon conducteur. On est donc amené, suivant les cas, à sacrifier plus ou moins un de ces avantages à Tautre. Les usines Weiler fournissent toute une gamme de fils dont la résistance peut varier de 30 à 70 kilogrammes par millimètre carré et la conductibilité de 100 à 50.

Pour obtenir ces résultats, il faut savoir doser parfaitement les alliages, les couler parfaitement sains (question dont nous avons parlé ci-dessus) ; il faut aussi proportionner l'étirage à la qualité du métal. Le travail à la filière écrouit le cuivre et augmente sa résistance. On est obligé de corriger cet écrouissagepar de frçquents recuits, sans quoi le fil casserait : en prolongeant le travail, on peut utiliser cet effet, et arriver à donner juste le degré d'écrouissage qui convient pour avoir la résistance voulue.

On fabrique aussi des fils de cuivre avec une âme en acier ou en fer, qui joue le rôle de support résistant pendant que l'écorce en cuivre sert de conducteur à rélectricité. Ces fils se font en passant à la filière une tige de fer entourée d'un tube en cuivre moins long qu'elle. Les deux métaux s'étirent, mais l'enveloppe en cuivre s'allonge plus que l'âme en fer, et . on finit par obtenir un fil où les deux parties sont parfaitement soudées parla compression.