Câble en acier : comment, où, quoi et pourquoi
Câble en acier : comment, où, quoi et pourquoi
Un câble d'acier est constitué de plusieurs torons métalliques torsadés en hélice, formant un câble composite, selon un motif appelé « câble toronné ». Un câble de plus gros diamètre est constitué de plusieurs torons de ce même câble, selon un motif appelé « câble toronné ».
Au sens strict, le terme « câble d'acier » désigne un diamètre supérieur à 9,52 mm (3/8 po), les calibres inférieurs étant désignés par câble ou corde. Initialement, on utilisait des fils de fer forgé, mais aujourd'hui, l'acier est le principal matériau utilisé pour les câbles.
Historiquement, les câbles en acier ont évolué à partir des chaînes en fer forgé, souvent sujettes à des défaillances mécaniques. Si des défauts dans les maillons de chaîne ou les barres d'acier massif peuvent entraîner des défaillances catastrophiques, les défauts dans les fils constituant un câble en acier sont moins critiques, car les autres fils reprennent facilement la charge. Si le frottement entre les fils et les torons entraîne une usure du câble tout au long de sa durée de vie, il permet également de compenser les défaillances mineures à court terme.
Les câbles en acier ont été développés pour les treuils miniers dans les années 1830. Ils sont utilisés en dynamique pour le levage et le hissage des grues et des ascenseurs, ainsi que pour la transmission de puissance mécanique. Ils servent également à transmettre la force dans des mécanismes tels qu'un câble Bowden ou les gouvernes d'un avion reliées aux leviers et aux pédales du cockpit. Seuls les câbles d'avion sont dotés d'une âme à torons métalliques (WSC). De plus, les câbles d'avion sont disponibles dans des diamètres inférieurs à ceux des câbles en acier. Par exemple, les câbles d'avion sont disponibles en diamètre de 3/64 po, tandis que la plupart des câbles métalliques commencent à 1/4 po. Les câbles statiques sont utilisés pour soutenir des structures telles que des ponts suspendus ou comme haubans pour soutenir des pylônes. Un téléphérique utilise des câbles métalliques pour soutenir et déplacer des marchandises.
Histoire
Le câble d'acier moderne a été inventé par l'ingénieur minier allemand Wilhelm Albert entre 1831 et 1834 pour l'exploitation minière dans le Harz, à Clausthal, en Basse-Saxe. Il a rapidement été adopté car il s'est avéré supérieur aux câbles en chanvre ou aux chaînes métalliques utilisés auparavant.
Les premiers câbles de Wilhelm Albert étaient constitués de trois torons de quatre fils chacun. En 1840, l'Écossais Robert Stirling Newall améliora encore le procédé. Aux États-Unis, John A. Roebling fabriqua des câbles métalliques à partir de 1841, ce qui constitua la base de son succès dans la construction de ponts suspendus. Roebling innova dans la conception, les matériaux et la fabrication des câbles métalliques. Toujours à l'écoute des avancées technologiques dans les secteurs minier et ferroviaire, Josiah White et Erskine Hazard, principaux propriétaires[9] de la Lehigh Coal & Navigation Company (LC&N Co.) – comme ils l'avaient fait pour les premiers hauts fourneaux de la vallée de la Lehigh – construisirent en 1848 une usine de câbles métalliques à Mauch Chunk, en Pennsylvanie. Celle-ci fournissait des câbles de levage pour le projet Ashley Planes, puis les rabots de voie du Summit Hill & Mauch Chunk Railroad, améliorant ainsi son attractivité en tant que destination touristique de premier plan et améliorant considérablement le débit du charbon, le temps de retour des wagons passant de près de quatre heures à moins de 20 minutes. Au cours des décennies, l'exploitation minière en puits profonds a connu une croissance fulgurante, tant en Europe qu'en Amérique du Nord, à mesure que les gisements minéraux de surface s'épuisaient et que les mineurs devaient creuser des couches le long de pentes inclinées. À cette époque, le développement du chemin de fer était encore précoce et les machines à vapeur manquaient de traction pour gravir les pentes raides ; les chemins de fer à plan incliné étaient donc monnaie courante. Ce phénomène a accéléré le développement des treuils à câble aux États-Unis, car les gisements de surface de la région du charbon anthracite, au nord et au sud, s'enfonçaient chaque année plus profondément. Même les riches gisements de la vallée de Panther Creek ont obligé la société LC&N à creuser ses premiers puits dans les pentes inférieures, à commencer par Lansford et sa ville jumelle, Coaldale, dans le comté de Schuylkill.
Fondée en 1874, la société d'ingénierie allemande Adolf Bleichert & Co. commença à construire des téléphériques bicâbles pour les mines de la vallée de la Ruhr. Fort de brevets importants et de dizaines de systèmes opérationnels en Europe, Bleichert domina l'industrie mondiale, concédant plus tard des licences pour ses conceptions et ses techniques de fabrication à Trenton Iron Works, dans le New Jersey (États-Unis), qui construisit des systèmes dans toute l'Amérique. Adolf Bleichert & Co. construisit ensuite des centaines de téléphériques à travers le monde : de l'Alaska à l'Argentine, en passant par l'Australie et le Spitzberg. L'entreprise Bleichert construisit également des centaines de téléphériques pour l'armée impériale allemande et la Wehrmacht.
Dans la seconde moitié du XIXe siècle, les câbles d'acier étaient utilisés pour transmettre la puissance mécanique, notamment pour les nouveaux téléphériques. Leur coût était dix fois inférieur à celui des arbres de transmission et leurs pertes par frottement étaient inférieures. Grâce à ces avantages, les câbles étaient utilisés pour transmettre l'énergie sur des distances de quelques kilomètres.
Sécurité
Les câbles en acier sont soumis à des contraintes variables, à l'usure, à la corrosion et, plus rarement, à des forces extrêmes. Leur durée de vie est limitée et leur sécurité n'est assurée que par des inspections visant à détecter les ruptures de fil sur une longueur de câble de référence, les pertes de section et autres défaillances, afin de pouvoir les remplacer avant qu'une situation dangereuse ne survienne. Les installations doivent être conçues pour faciliter l'inspection des câbles.
