PONTS MÉTALLIQUES FORMÉS DE POUTRES DROITES

Pour les ponts métalliques, on emploie : la fonte de fer, le fer forgé et, dans l'immense majorité des cas, le fer laminé. Les aciers sont susceptibles aussi de rendre de précieux services, et il est probable que l'usage ne tardera pas à s'en généraliser.

Notre Traité de l'exécution des travaux renferme de nombreuses indications techniques sur la composition du fer et de ses dérivés, ainsi que sur les préparations et opérations de toute nature que l'industrie leur fait subir pour les mettre en œuvre. Nous avons expliqué d'abord la composition chimique ainsi que les qualités physiques de la fonte, de l'acier et du fer : ces trois substances forment une série ininterrompue, qui commence par le fer doux et se termine par la fonte brute résultant de la réduction des minerais de fer : entre ces deux produits extrêmes, on rencontre, suivant la proportion de carbone alliée au fer pur, toutes les variétés de 1er, d'acier et de fonte. Ensuite, nous avons décrit les outils et le travail du forgeron, qui, d'un lingot de fer, extrait, par le martelage combiné avec des chaudes successives, un solide d'une forme donnée; le fer foFgé est toujours d'un prix assez élevé, il entre surtout dans la composition des machines ; les travaux publics ne l'emploient qu'exceptionnellement sous la forme d'ancres et de tirants. Passant au fer laminé et à la tôle, nous en avons donné les qualités physiques et indiqué ce qu'on devait exiger sous ce rapport dans le cahier des charges d'une entreprise; nous avons expliqué comment le fer et la tôle se travaillaient à froid, et nous avons exposé le mécanisme des cisailles, des tours, des machines à raboter, à percer ou à poinçonner; en particulier nous avons montré comment on exécutait une pièce composée de tôles planes et de cornières, en insistant sur la rivure à la main et sur la rivure à la machine. Nous avons terminé par une note sur le moulage de la fonte et sur la production de l'acier ou métal Bessemer; enfin, nous avons donné quelques résultats d'expérience sur la résistance du fer, de la fonte et de l'acier dans leurs divers modes d'emploi; on trouvera ces résultats plus complets dans le chapitre 1 er du présent ouvrage.

Nous ne reviendrons pas sur les divers sujets énumérés ci-dessus, et nous prierons le lecteur de se reporter au livre de V Exécution des travaux; nous nous contenterons d'exposer ici, d'abord quelques notions sommaires sur le moulage des poutres en fonte, puis ce qu'on appelle la détermination de la rivure dans les poutres composées en tôles et cornières.

CHAPITRE m. — PONTS MÉTALLIQUES FORMÉS DE POUTRES DROITES. 129 Production et moulage des pièces en fonte. — On distingue deux sortes

de fonte : la fonte de première fusion et celle de seconde fusion.

La fonte de première fusion est le produit direct du ha ut- fourneau, où s'effectue comme opération principale la réduction du minerai par le charbon. Or cette opération chimique de la réduction est influencée par des causes essentiellement variables, telles que le tirage, la nature du charbon, le degré d'humidité, en un mot, par l'allure du haut-fourneau. Donc, la fonte de première fusion ne saurait avoir une composition constante ; tantôt elle sera trop carburée et abandonnera, par le refroidissement, des paillettes de graphite; tantôt elle sera grise et renfermera la quantité de carbone qu'exige un bon produit; tantôt enfin, elle sera blanche ou truitée et ne pourra servir faute de contenir assez de carbone combiné.

La fonte de première fusion ne saurait donc convenir que pour des pièces dans lesquelles on se préoccupe plus de la masse que de la résistance, comme des plaques de fondation ; les pièces destinées à la construction des ponts doivent être coulées en fonte de seconde fusion.

Celle-ci s'obtient en refondant au cubilot, ou fourneau brasqué, du coke et des gueuses de fonte, mélangées et choisies de manière à fournir un produit de qualités constantes ; le mélange est une affaire d'expérience.

La refonte a pour effet de blanchir la fonte, c'est-à-dire de brûler une partie de son graphite ; il ne faut donc pas refondre ensemble des fontes de première fusion déjà grises, et l'on doit mélanger des fontes grises ou blanches avec des fontes noires, c'est-à-dire trop chargées de carbone.

La refonte s'opère en présence d'un courant d'air envoyé par une soufflerie; lorsque la fonte de première fusion est trop carburée, et c'est ce qui arrive dans les pays où Ton n'a pas intérêt à trop ménager le combustible, il est bon que la soufflerie envoie de l'air froid, dont l'action oxydante ou décarburante est plus énergique que celle de l'air chaud ; mais, dans les pays où le combustible n'est pas prodigué pour les hauts-fourneaux, les fontes de première fusion sont rarement beaucoup trop riches en carbone, et l'on doit les refondre à l'air chaud, afin de ne pas les blanchir outre mesure.

L'opération du moulage est des plus délicates :

Ayant à reproduire une pièce, on en exécute un modèle en bois avec des dimensions augmentées de jfo, afin de compenser le retrait du métal; on entoure ce modèle de sable ou d'une autre substance incompressible, puis on l'enlève, et c'est dans le creux qu'il laisse que l'on fait arriver la fonte liquide; celle-ci prend l'empreinte du creux et reproduit la pièce voulue que l'on extrait en démolissant le moule.

On peut effectuer le moulage de diverses manières, qui se distinguent par l'état physique du sable employé à la confection du moule : sable vert, sable flambé, sable étuvé ou sable anglais.

Commençons par le moulage au sable vert. Dans un cadre ou forme en fonte ou en tôle mn, figure 1, planche XI, on pilonne un sable argileux très-fin, à teinte verdâtre, qui provient de l'étage néocomien, et qui possède une plasticité notable; ce sable est délayé dans l'eau. On en enduit d'abord les parois de la forme, que l'on remplit ensuite de couches successives de ce sable mouillé, en ayant soin de battre et de pilonner ces couches avec des outils à semelles en fer; au milieu de la forme on place le modèle en bois de manière à l'y enfoncer seulement de la moitié, l'autre moitié devant être obtenue par une autre forma qu'on superposera à la précédente.

La figure indique que Ton veut couler une poulre à dotible T là "bramîhes inégales; on supposera cette poutre coupée en deux parties parle plan médian de l'âme; une des parties sera moulée dans une première forme (mn) et l'autre partie dans une seconde forme m'n\ que Ton renversera sur la première en s'arrangeant de manière à obtenir une correspondance absolue.

Il importe que le sable soit bien tassé et comprimé le long des parois du modèle; on augmente encore la cohésion en lardant le sable de petits piquets en fer qui le compriment comme le feraient des pieux, et qui ont l'avantage de fournir des issues aux gaz qui se dégageront lors de la coulée du métal en fcsion.

Une remarque importante pour le moiilage des pièces en fonte, d'est de donner toujours de la dépouille au modèle, c'est-à-dire de donner aux parties qui s'enfoncent dans la forme une épaisseur légèrement décroissante pour qu'on puisse ultérieurement dégager soit le modèle, soit la pièce elle-même, .sans dégrader les parois du moule.

Dans le cas qui nous occupe, si l'on donnait aux branches du T une 'épaisseuruniforme depuis l'âme jusqu'au bout, le modèle en bois, qui reste assez long* temps entouré de sable humide, se gonflerait beaucoup plus en bas qu'en haut, et, en le retirant, on détruirait les parois du moule.

Le modèle enlevé, il faut corriger les imperfections des parois, qui en certains endroits se sont un peu éraillées, en d'autres ne sont pas assez comprimées : l'ouvrier enlève, avec des spatules en acier, le sable qui est tombé an fond du moule, il lisse et comprime les parois avec les outils appelés Iiches et paroirs, et les humecte pour faciliter le travail si cela est nécessaire. Lorsque ces parois sont bien nettes et bien polies, on les arrose avec une pluie légère et on les saupoudre avec une poussière très-fine de charbon de bois, qui recouvre d'un manteau noir le sable humide; ce manteau est à son tour lissé et comprimé avec les Iiches.

Lorsque le métal au rouge blanc pénétrera dans le moule, il déterminera la production d'une grande masse gazeuse, résultant de la vaporisation de l'eau que contient le sable, et de l'oxydation plus ou moins complète des particules de charbon qu'il rencontre; ces gaz carbures s'enflamment sous l'influence de la haute température à laquelle ils se trouvent portés. Il est nécessaire de leur livrer passage, si l'on ne veut pas qu'en se comprimant ils arrêtent la coulée, ou bien qu'ils viennent à crever la forme; aussi, lorsque le moule est terminé, le mouleur le larde avec une aiguille conique d'une infinité de trous destinés à servir d'évents.

On ménage en outre les conduits par où pénétrera le métal liquide; ces conduits doivent être assez nombreux et convenablement espacés de manière que le moule se remplisse bien et partout en même temps; il faut être sûr que le métal pénétrera partout et conservera une température uniforme.

Les conduits de coulée se recourbent verticalement le long des parois du cadre, £t communiquent chacun avec un réservoir, dans lequel on verse la fonte apportée du cubilot soit dans de grandes bassines manœuvrées par des grues, soit dans des poches à brancards que portent des ouvriers. Le conduit vertical de chaque orifice de coulée est fermé par un piston à manche vertical, de sorte que la fonte ne quitte les réservoirs que lorsqu'on enlève simultanément tous les pistons. On attend pour cette opération que la fonte ait atteint une température convenable, comprise entre le rouge blanc et le rouge cerise. Si la fonte au blanc pénétrait dans le moule, elle subirait une trempe trop brusque