DE LA RÉSISTANCE

l'on a reconnu que les champignons des rails pesant 35 livres par yard (17 kilog. par mètre), dont on s'est servi sur le chemin de Liverpool, étaient en peu de temps écrasés par les machines. Le rail du chemin de Dublin à Kingstown, dont le champignon est un peu plus large, ne s'use pas aussi rapidement; toutefois, il est encore défectueux. Le rail parallèle simple T, de 5o livres (2 5 kilog. par mètre), et celui du chemin de Grande Jonction (Birmingham à Liverpool), sont ceux dont le champignon présente les dimensions les plus convenables. La largeur de ce champignon, à la surface de roulement, est de -2 pouces 1/4 (o'^oSô).

L'expérience apprend encore que la hauteur des rails ne doit pas dépasser 5 pouces (o™ 12 5).

Usure des Partant de ces données pratiques, et les rappro-

froueraent! chant de celles du calcul, M. Barlow, se prononçant

pour la forme simple T, propose de donner aux

rails les dimensions suivantes, variant suivant l'é-

cartement des supports :

c • <g ii u

Lecartement &a.'s g,- §,= ^= ^« ls£ des supports ^ a «- ^^ ^■^ ^2 e-j;o étant -g "^ = 5

de O'OO 0,056 0,01-2 0,024 0,025 0,114 25,00

de l^li 0,056 0,015 0,037 0,025 0,115 28,90

de i">22 0,056 0,020 0,037 0,025 0,118 30,00

de 1-52 0,056 0,043 0,043 0,028 0,126 33,10

Ces dimensions se rapprochent beaucoup de Dimensions à celles des rails aujourd'hui employés sur les princi- bouneki'ètau

1 ■ 1 r ' ' 1 T . • , cliampignou.

paux chemms de ter, et représentes pi. I, série B. On remarquera, en étudiant cette planche, que la largeur de la surface de roulement n'a été réduite au-dessous de o^ooô que sur les chemins d'Orléans et de Saint-Étienne à Lyon.

Quant à l'écartement de i^Sa, on ne le trouve aujourd'hui sur aucun chemin de fer.

L'on n'exploite les grandes lignes de chemins de fer que depuis un trop petit nombre d'années pour savoir quelle peut être l'usure des rails par le frottement dans un temps et dans des circonstances donnés.

M. Georges Bidder déduit de quelques observations faites par lui et par M. Dixon sur le chemin de Liverpool à Manchester, que la réduction de hauteur des rails par le frottement doit être de 1/90^ de pouce (o^oooaS) par année. Mais il ne fait pas connaître le nombre de tonnes qui ont passé sur les rails qu'il a examinés, le poids des machines, et plusieurs autres circonstances dont il serait nécessaire qu'il eût fait mention.

Il est assez remarquable cependant que l'un de nous, M. Polonceau, ayant fait mesurer ladiminu-

158 DE LA FARBICATION

tion (le hauteur qui a eu lieu sur le chemin de Mulhouse à Thann, ouvert depuis trois ans et demi à la circulation et sur lequel circulent quatre convois chaque jour, ait trouvé pour cette diminution un milUmètre, ce qui donne pour l'usure dans une année ©""oooaS millimètre, chiffre également indiqué par M. Bidder.

Malgré la concordance assez singulière de ces résultats, nous ne les faisons connaître que comme devant servir de base à de nouvelles observations, et sans y attacher plus d'importance qu'ils n'en ont réellement.

11 nous reste à parler des cahiers de charges pour la fabrication des rails et des coussinets ; nous croyons devoir présenter auparavant une description des procédés de fabrication. Cette description est empruntée dans son entier au Traité de la fabrication dufer^ par MM. Eugène Flachat, A. Barrault et Jules Petiet.

§ 2. De la fabrication des rails.

« La fabrication des rails employés dans la construction des chemins de fer est aujourd'hui l'une des branches importantes de l'industrie des forges, qui trouve en elle un débouché assez facile pour tous ses produits de médiocre qualité.

«Tous les fers peuvent être employés à la con- Nature des fection des rails, pourvu qu'ils se soucient bien ; on àTcoiTiSn recherche néanmoins avec empressement ceux qui ^^^ ^^^^^' présentent le plus de dureté et de rigidité. Ces qualités se trouvent réunies à un assez haut degré dans la plupart de ceux qui proviennent du puddiage des fontes au coke, et elles sont les seules qui reçoivent cette destination , parce que les fontes au bois sont trop chères, et qu'elles trouvent un emploi plus avantageux dans la fabrication des fers marchands.

« Les fabrications de ces différentes espèces de rails ne diffèrent les unes des autres que par la forme des cannelures des cylindres ; la conduite générale de l'opération est toujours la même.

« Les fours consacrés à la fabrication des rails Fours pour sont un peu plus grands que les fours à réchauffer fabrication. ordinaires; ils doivent pouvoir contenir 600 à 750 kil. de fer en 3 ou 5 paquets, suivant le poids des rails que l'on fabrique; la grille est disposée pour brûler i5o à 180 kil. de houille par heure. Chaque four fait ordinairement, en 24 heures, 16 chaudes, qui produisent 6 à 8 tonnes de fer fini; il faut en avoir 5 ou 6 en feu pour employer convenablement un train de laminoirs conduits par une bonne machine.

« En France , on ne se sert pas de marteaux pour

Marteaux la fabrication des rails; en Angleterre, on les em-

omployés , • i , . , ,

en Angleterre ploie dans quelques usines pour souder les paquets

pour cette , i- i x t

fabrication, avant leur passage aux cylindres .-ainsi, au sortir du four, le fer est d'abord porté au marteau, où il reçoit une volée de i5 à 20 coups, remis pendant quelques minutes au feu, et seulement alors envové au laminoir. Cette méthode est excellente, et doit contribuer à diminuer le nombre des rails de rebut, en assurant le soudage de toutes les mises des paquets. Un marteau frontal de 3 à 4 tonnes , mené à 80 coups par minute , est l'appareil que l'on consacre le plus ordinairement à cette opération ; mais le marteau-pilon donnerait encore de meilleurs résultats.

Forme et « Tous les rails, et même les plus forts, peuvent

dimension des r . 1 . 1 i- i 1

cylindres, se faire dans un train de cylindres marchands de

o^jSS de diamètre, et de i™,oo de table; mais on

préfère avec raison l'emploi de cylindres de o"',/|5 à

0^*^,5© de diamètre, portant i™,2o à i™,4o de table,

et faisant 55 à 65 révolutions par minute. Un train

de cette espèce doit être desservi par une machine

de 60 à 80 chevaux.

« La confection d'un rail s'effectue généralement dans deux cages , dont la première comprend les cylindres ébaucheurs , et la seconde les finisseurs. Les uns et les autres sont spécialement affectés à une même forme de rail , et doivent presque tou-

jours être renouvelés lorsque la fabrication vient à changer.

« Les paquets que l'on emploie pour les gros rails devant toujours avoir de très-fortes dimensions, il convient, pour ne pas trop affaiblir les ébaucheurs, de donner à leurs cannelures, qui sont au moins au nombre de cinq, la forme d'un rectangle dont les faces supérieure et inférieure sont parallèles à l'axe des cylindres. La pièce y est successivement passée de plat et de champ, et les barres qui la composent se trouvent ainsi dans de bonnes conditions pour être bien soudées entre elles et sur toutes leurs faces. A Decazeville, où les ébaucheurs (fig, lo, pi. Bg ) servent en même temps à la préparation des fers balles de diverses dimensions, les cylindres portent une série de cannelures en losanges , et deux canelures rectangulaires ; les paquets pour rails sont d'abord soudés dans celles-ci en passant quatre fois dans la première et la seconde, puis ils passent une fois dans chacune des suivantes, qui sont des losanges. Les rails à petite section peuvent se préparer dans des ébaucheurs à cannelures ogives ou carrées ( en diagonale), comme les gros fers ordinaires ; toutefois, et lorsque l'on en a beaucoup à faire de la même forme, il vaut encore mieux employer des cylindres spéciaux, parce que l'on trouve toujours moyen de rendre le travail plus facile, et souvent plus rapide.

« Les cylindres finisseurs portent 6 cannelures ,

dont les formes se rapprochent peu à peu de celles du fer que l'on veut obtenir. Les rails à simple et à double T, et ceux à embase comme les rails américains , sont toujours passés à plat, de manière que c'est la largeur de la cannelure qui forme la hauteur du rail. Comme il faut, pour la facilité du travail, que le fer s'élargisse d'environ o°^,ooi à o"*,ooi5 dans chaque cannelure, on voit que la pièce, à son entrée dans la première cannelure des finisseurs, doit avoir une largeur égale à celle de la hauteur du rail, diminuée d'autant de fois o^jooi ou o^ooi 5 (o",oo5 environ) qu'elle a de cannelures à traverser avant son achèvement ^ Quant à son épaisseur, elle est forcément égale à la largeur, lorsque le dégrossisseur ne porte que des cannelures losanges ou carrées, placées en diagonale ; mais lorsque leurs faces sont parallèles à l'axe, on les dispose de manière à ce que le fer ait déjà une forme rectangulaire à son entrée dans la première cannelure des finisseurs, et l'on diminue ainsi le travail de ces derniers sans augmenter celui des ébaucheurs, pourvu que l'on ait eu la précaution de donner au paquet lui-même la forme d'un rectangle.

1 . Lorsqu'on fabrique des rails avec des maciiines peu puissantes, on donne fréquemment aux cannelures un élargissement plus considérable; cette disposition, qui produit des fers d'un grain trèsrelâché dans lesquels les mises du corroyage se séparent au bout de quelque temps d'usage, sont une des causes les plus actives de la destruction des rails.

« Tout l'étirage du fer dans les finisseurs porte sur les premières cannelures , et l'on ne doit admettre qu'une légère différence entre les sections des deux dernières, parce qu'arrivé à ce point, le métal est déjà considérablement refroidi, et qu'indépendamment de l'excès de travail qui en résulterait pour la machine, il pourrait se produire à la surface du rail des déchirures qui le feraient rebuter.

« La pièce passe aux ébaucheurs deux fois sur plat et sur champ dans la première et la seconde cannelure, et deux fois dans chacune des suivantes. Les finisseurs portent cinq cannelures : le fer est passé une fois dans chacune des quatre premières et deux fois dans la dernière, dite finisseuse, en ayant soin de lui faire faire une demi-révolution après le premier passage.

« L'entrée du paquet dans les premières cannelures doit se faire très-rapidement , afin que le fer soit soudé pendant qu'il est encore chaud : l'emploi d'un chariot muni d'une masse avec laquelle on frappe fortement sur le bout de la pièce, lorsqu'elle est placée sur le tablier des ébaucheurs, présente sous ce rapport de grands avantages.

« Quand les faces supérieure et inférieure du rail sont droites ou convexes, et perpendiculaires à l'axe, on peut tracer les cannelures symétriquement dans les deux cylindres ; il suffit qu'elles soient disposées de façon à ce que chacune d'elles efface la petite

i^k DE LA FABRICATION

arête qui se produit sur toute la longueur de la barre au point de contact des deux cylindres, ainsi que cela est indiqué fig. 1 3 , pi. Bs ; mais en général, et surtout lorsque la face du rail est inclinée d'un seul côté, il vaut mieux que la cannelure soit entièrement prise dans le cylindre inférieur; on obtient des faces beaucoup plus belles, le rail a moins de tendance à se relever à sa sortie , et ces avantages compensent bien l'inconvénient assez faible qui résulte de la différence de vitesse à la circonférence des deux cylindres (voir les finisseurs de Decazeville, fig. 1 1).

Nouveaux « Le laminage des rails exige un grand nombre détails sur le ?, ^ i , r ,

laminage, d ouvriers : indépendamment du cher lamineur, du

dégrossisseur, des deux rattrapeurs et des deux releveurs que l'on emploie ordinairement, il faut encore faire aider ces ouvriers par trois ou quatre manoeuvres, qui concourent avec eux à présenter la pièce aux cannelures et à la soulever au-dessus du cylindre mâle après son passage.

Fabrication « Les rails ondulés sont d'abord faits rectilignes

des rails o

ondulés, par la même méthode que les précédents ; puis on les passe dans une cannelure verticale dont la partie supérieure est concentrique au cylindre mâle; tandis que la partie inférieure est excentrique par rapport au cylindre femelle, dont le diamètre est d'ailleurs calculé pour que chaque tour donne à la face

inférieure du rail la forme courbe que l'on veut, obtenir. Le fer de garde de cette cannelure est mobile autour d'un axe, de manière à ce que son extrémité s'applique toujours exactement sur le cylindre inférieur.

« Lorsque ces rails portent une rainure latérale , telle que celle qui est indiquée dans le rail Q, PI. Bi , on le termine dans deux cannelures horizontales, dont la largeur est égale à la plus grande hauteur du fer dans sa partie convexe.

« La fabrication des rails évidés ne présente pas Fabrication

des rails

plus de difficultés que celle des rails pleins ; seule- évidés. ment il faut disposer les cylindres pour que le fer soit également travaillé sur toutes ses faces. Si l'on cherchait à obtenir de suite un rail à faces intérieures parallèles, il est évident que les joues seraient beaucoup moins comprimées que le dessus et la base, et il en résulterait des défauts dans la pièce. C'est pour éviter cet inconvénient que l'on commence par donner au rail une forme évasée, telle que celle qui est indiquée fig. 1 1, pi. Be^ puis, dans le dernier passage, on resserre les côtés, et l'embase devient parallèle à la face de roulement.

« Le rail sortant de la cannelure finisseuse est porté sur une table en fonte (plaque à redresser), où on le dresse aussi exactement que possible en le frappant avec des maillets en bois.

« La machine à couper les rails est placée à la suite de la table de dressage , de sorte que, dès que cette opération est terminée, le bout du rail est coupé pendant qu'il est encore chaud.

Affranchisse- ^^ L'affranchissement des rails se fait généralement des rails. ^ chaud, avec des scies circulaires. En Angleterre, on coupe souvent les deux bouts à la fois, avec deux scies parallèles, dont l'écartement est égal à la longueur du rail fini et froid, augmentée de la quantité dont il se raccourcit pendant le refroidissement ; mais en procédant ainsi, la longueur des rails n'est pas constante, parce qu'ils ne peuvent pas être tous coupés à la même température. En France , où les compagnies de chemins de fer attachent une importance peut-être exagérée à ce que les rails aient tous exactement la même longueur, on commence par couper un seul bout, puis on affranchit le second après le refroidissement, et en ne réchauffant que la partie qui doit être tranchée.

« Quelle que soit la méthode que l'on emploie, et sous ce rapport c'est la volonté de l'acquéreur qui fait loi, il est très-important, lorsque toutefois on ne spécifie pas une coupure en biais, que le bout du rail soit coupé parfaitement d'équerre : c'est ce résultat que l'on doit sans cesse avoir en vue dans l'établissement des scies à rails. Ces appareils se composent de deux parties : l'une fixe, qui est la scie;

l'autre mobile, qui est un support sur lequel on place le rail, et que Ton fait avancer vers la lame pour trancher le fer, par une disposition telle que l'axe de la scie et le rail soient toujours parfaitement parallèles.

« Les scies , dont le diamètre varie , suivant les Des scies

. , circulaires

SI- r n ., pourcetto

entre deux disques en tonte , et fixées à lextrémité opération d'un arbre qui fait 800 à 1000 tours par minute. Les grandes lames ont, sur les petites, l'avantage de s'user moins vite, et de pouvoir être retaillées plus souvent, mais ces dernières coûtent moins cher, et •

se voilent moins facilement, de sorte qu'on leur donne souvent la préférence. Dans quelques usines, on refoule les dents des scies pour leur donner de la voie et rendre l'opération plus facile ; on les empêche aussi de se détremper par trop vite en les faisant tourner dans une bâche remplie d'eau fraîche. Malgré ces précautions, les lames exigent beaucoup d'entretien, et, pour être sur d'un bon travail , on doit les changer et les visiter après 24 heures de marche : il faut au moins en avoir 3 ou 4 de rechange pour chacjue appareil.

« Le support du rail peut se mouvoir parallèlement à lui-même sur des glissoires bien ajustées , comme dans la disposition employée à Decazeville, ou mieux encore, comme dans le chariot anglais,

représenté pi. B7, fig. i à I4. Toutefois, et comme ces appareils sont coûteux , difficiles à faire , et qu'ils remplissent rarement bien leur but, il y a peut-être lieu de leur préférer le support à pivot, dont nous donnons un croquis, pi. B7 , fig. 2 à 23 . Le rail est généralement posé à plat sur son support; dans quelques-unes seulement, on le fixe de champ, pour diminuer la course du chariot et être plus sûr d'obtenir une section à angle droit.

« Quand on affranchit les rails à la tranche, ils sont fixés par une de leurs extrémités dans une espèce d'étau , dont les mâchoires horizontales embrassent exactement la pièce fig. i5 et i54 , pi. Bg, et la section s'opère au moyen d'une espèce de hache, sur laquelle on frappe à coups de masse. Ce moyen ne s'emploie ordinairement que pour couper le deuxième bout, et encore vaut-il mieux y consacrer une scie, comme dans la première opération.

Réchauffage „ Lorsque les deux bouts du rail ne sont pas des rails. ^ ^

tranchés à la fois, il faut réchauffer le bout non affranchi pour le couper, soit à la scie, soit à la tranche. Ce réchauffage s'exécute dans un feu de forge, ou, mieux encore, dans un petit four à réverbère, muni, sur chacune de ses deux faces, de 4 à 5 embrasures, qui ont exactement la forme du rail ; les pièces reposent, d'une part, dans le four, et , de l'autre, sur un support en fonte garni d'un rouleau horizontal

qui facilite leur manœuvre. Quand elles sont suffisamment chaudes , on les retire pour les présenter à la scie , ou pour les couper à la tranche.

« Lorsque les scies à rails ne sont pas parfaitement bien disposées, les extrémités de la barre ne se coupent pas bien d'équerre par rapport à son axe ; dans ce cas, comme dans celui-ci, beaucoup plus fréquent, oii le sciage a laissé sur les bouts des aspérités qui nuisent à leur bonne apparence , il faut employer le burin et la lime pour les enlever à froid : cette opération est généralement indispensable, et elle se pratique dans toutes les usines. »

« Bien que les rails soient dressés à chaud , au Dressage sortir du laminoir, sur une table en fonte où on les laisse refroidir, il est rare qu'ils n'aient pas besoin d'être redressés quand ils sont froids. Celte opération peut s'exécuter de différentes manières : à Decazeville et dans plusieurs autres usines, on place la pièce sur une enclume ( fig. i4 à i4i, pi. Be) qui porte une entaille de la forme du rail, et, en la frappant convenablement avec une masse, on parvient à lui donner la forme droite qu'elle doit avoir.

«Au Creuzot, on emploie avec succès pour cet Balancier