Un câble en acier est un câble fabriqué à partir de fils d’acier toronnés. La terminologie varie selon le diamètre du câble ; on parle alors de câble métallique, de câble mécanique, de câble miniature, voire de câble ultrafin.
Mais avant d’aborder les différents types d’acier qui composent un câble d’acier (et il en existe de nombreux), il est important de comprendre que les câbles d’acier ne sont pas toujours considérés comme des « câbles ». Selon leur diamètre, leur appellation peut même varier.
Pour mieux comprendre les différences entre les câbles, consultez le tableau ci-dessous. Notez que le terme « câble métallique », l’expression la plus courante pour désigner un câble en acier, correspond à un câble d’au moins 9,5 mm de diamètre . À l’inverse, un câble dit « ultrafin » est un câble dont les fils ont un diamètre compris entre 0,8 et 1,6 mm. Plus intéressant encore, dans la catégorie des câbles ultrafins, la soie d’araignée mesure seulement 0,4 mm, ce qui rend les fils de ce type de câble, le plus fin du marché, comparables en diamètre aux fibres les plus fines au monde.
Tableau de terminologie des câbles en acier
| Type de câble | Plage métrique (mm) | Plage empirique (en) |
|---|---|---|
| Câble métallique | 0,95+ | 3/8+ |
| Câble mécanique | 0,32 – 0,95 | 1/8 – 3/8 |
| Câble miniature | 0,16 – 0,32 | 1/16 – 1/8 |
| Câble ultrafin | 0,04 – 0,16 | 1/32 – 1/16 |
Types de câbles en acier
Les câbles en acier peuvent être fabriqués à partir de différents types d’acier, les plus courants étant l’acier inoxydable 302, 304 et 316. L’acier au carbone est également utilisé pour produire des câbles galvanisés , mais nous aborderons ce type de câble plus loin dans cet article.
Les câbles en acier inoxydable 302 et 304 ont une composition chimique comparable (voir tableau ci-dessous) et offrent tous deux d’excellentes performances pour une utilisation intérieure et extérieure. Cependant, l’acier inoxydable 304 présente une meilleure résistance à la corrosion, notamment grâce à sa plus faible teneur en carbone. À l’inverse, la teneur plus élevée en carbone de l’acier inoxydable 302 le rend plus sensible à ces agressions environnementales. Les atomes de carbone peuvent former des carbures, des particules microscopiques susceptibles d’affaiblir l’acier. Comme mentionné précédemment, l’acier inoxydable 302 contient davantage de carbone que l’acier inoxydable , ce qui en fait un câble plus dur. Cet avantage peut se faire sentir dans certaines applications, mais au détriment de sa résistance à la corrosion.
câbles en acier inoxydable
Grâce à sa plus faible teneur en carbone, le câble en acier inoxydable est également moins cher que le 302. Le carbone durcit l’acier, ce qui rend le 302 plus difficile à travailler et à transformer en fil. Cette plus grande difficulté de mise en œuvre fait du 304 une solution plus économique, car il est tout simplement plus souple du fait de sa plus faible teneur en carbone.
L’exceptionnelle résistance à la corrosion des câbles en acier inoxydable 304 est due à leur teneur en chrome supérieure à celle des câbles en acier inoxydable 302. Le chrome forme une couche protectrice qui les rend plus résistants aux environnements difficiles. Cependant, les câbles en acier inoxydable 302 sont moins sujets à la corrosion par piqûres , un phénomène de corrosion causé par l’apparition de petites piqûres à la surface des fils d’acier. La corrosion par piqûres peut fragiliser le câble à long terme, ce qui confère un avantage aux câbles en acier inoxydable 302, sous réserve de conditions environnementales optimales.
Câble en acier inoxydable 19×37
Le câble en acier inoxydable 316 offre une meilleure résistance à la corrosion que le 304.
Bien qu’il contienne la même quantité de carbone que le câble en acier inoxydable 304, le fil d’acier inoxydable 316 est enrichi en molybdène. Ce dernier, formant un film passif sur le câble, offre une protection supplémentaire contre les particules environnementales nocives telles que la condensation, voire l’eau de mer. Les vapeurs de sel, invisibles à l’œil nu, étant extrêmement corrosives pour de nombreux métaux, la présence de molybdène dans l’acier inoxydable 316 prolonge la durée de vie du câble, même dans les conditions les plus extrêmes.
Il convient toutefois de noter que le câble en acier inoxydable 316, notamment aux États-Unis, peut être légèrement plus cher que son équivalent en acier inoxydable 304 pour plusieurs raisons. D’une part, la teneur en molybdène du câble 316 implique un processus de fabrication plus complexe, plus long et plus exigeant. D’autre part, l’Europe possède une industrie du câble en acier inoxydable 316 plus importante. Grâce à des coûts de main-d’œuvre et de matières premières moins élevés, le câble en acier inoxydable 316 est un peu plus cher pour les acheteurs américains que dans d’autres régions du monde, notamment en Europe.
Tableau comparatif des câbles en acier inoxydable 304 et 316
| Propriété | Acier inoxydable 304 | Acier inoxydable 316 |
|---|---|---|
| Coût | Moins cher | Plus cher |
| teneur en carbone | 0,08% | 0,08% |
| Teneur en molybdène | – | 2-3% |
| résistance à la corrosion | Bien | Excellent |
| Autres propriétés | Plus résistant, plus ductile | Résistance supérieure à la corrosion |
Câble en acier galvanisé
Le câble en acier galvanisé , contrairement au câble en acier inoxydable, est fabriqué à partir d’acier au carbone. L’acier au carbone étant très sensible à la corrosion, notamment en milieu humide, il doit être protégé des environnements agressifs. Pour obtenir une résistance à la corrosion, l’acier au carbone est recouvert d’un revêtement de zinc, d’où son appellation de câble en acier galvanisé.
On commence par nettoyer le fil d’acier au carbone afin d’éliminer les huiles, les saletés, la poussière et autres particules. Ensuite, on procède à un fluxage. Cette opération prépare le fil à recevoir le revêtement de zinc.
Le fluxage garantit une adhérence optimale du zinc à l’acier. Une fois le fil d’acier correctement nettoyé et sa surface fluxée, on procède à la galvanisation. Les fils d’acier sont plongés dans un bain de zinc fondu, puis refroidis. Après vérification de la qualité du processus de galvanisation par les contrôleurs qualité, on obtient un fil d’acier galvanisé.
C’est à cette étape que le fil d’acier galvanisé est introduit dans une machine à torons, et le câble métallique est produit. Comme les câbles en acier galvanisé sont rarement fabriqués en diamètres miniatures et ultrafins, ce type de câble mécanique est plus souvent appelé « câble métallique », en raison de son diamètre final.
Le câble en acier galvanisé est moins résistant que le câble en acier inoxydable ; par conséquent, des fils de plus grand diamètre sont nécessaires pour atteindre la résistance à la rupture nominale de ce type de câble.
De plus, le revêtement de zinc appliqué lors de la galvanisation peut augmenter le poids du fil fini jusqu’à 10 %. Enfin, le revêtement de zinc étant facilement endommagé par les composants en contact ou d’autres facteurs externes, le câble en acier galvanisé est plus vulnérable que son homologue en acier inoxydable. Pour ces raisons, les câbles mécaniques miniatures et ultrafins sont généralement fabriqués en acier inoxydable.
Néanmoins, le câble en acier galvanisé présente certains avantages par rapport au câble en acier inoxydable, mais comme pour tout câble, il comporte des inconvénients. Par exemple, le câble en acier galvanisé est moins cher que le câble en acier inoxydable.
Cependant, sa résistance à la corrosion dépend de l’étape de fabrication, qui consiste à ajouter du zinc au fil. Si l’on gratte même une infime partie du revêtement de zinc d’un câble en acier galvanisé, les fils sont immédiatement exposés aux intempéries. Il est important de noter que sans la couche de zinc appliquée à ce type de câble, il ne s’agit plus d’un câble en acier galvanisé, mais d’un câble en acier au carbone, qui rouillera et se corrodera rapidement dans des conditions difficiles.
Tableau comparatif des câbles en acier galvanisé et en acier inoxydable
| Fonctionnalité | Câble en acier galvanisé | Câble en acier inoxydable |
|---|---|---|
| Diamètre | Généralement plus grand | Généralement plus petit |
| Force | Bien | Excellent |
| Durabilité | Bien | Excellent |
| résistance à la corrosion | Modéré | Excellent |
| Coût | Moins cher | Plus cher |
| Applications | Courant dans la construction, l’agriculture et la fabrication | Courant dans les industries agroalimentaires, médicales et maritimes |
Comment fabrique-t-on un câble en acier ?
Le fil d’acier est produit par étirage d’acier en fusion à travers une série de filières qui réduisent son diamètre jusqu’à la dimension souhaitée et augmentent sa résistance. Lors de l’étirage, l’acier se rétrécit progressivement sous l’effet du martelage des filières. Le fil est ensuite soumis à un traitement thermique extrême pour le rendre encore plus résistant, puis refroidi lentement. Ce processus d’étirage provoque la cristallisation du carbone contenu dans l’acier, ce qui permet au fil d’atteindre un coefficient de sécurité ou une résistance à la rupture prédéfinis. Un traitement de surface peut ensuite être appliqué, comme la galvanisation, qui consiste à appliquer du zinc sur l’acier pour le protéger de la corrosion. Si l’acier n’est pas galvanisé, d’autres couches protectrices peuvent être appliquées, telles que le chrome (dans le cas des câbles en acier inoxydable), offrant ainsi au fil une protection supplémentaire contre l’oxydation. Une fois que la résistance et l’intégrité du fil d’acier ont été rigoureusement contrôlées et testées, il est prêt pour le toronnage.
Câblage de fils métalliques en câbles et câbles
Le fil d’acier nouvellement étiré, traité et inspecté est introduit dans ce que l’on appelle une toronneuse qui torsade les fils individuels selon une géométrie hélicoïdale jusqu’à la production d’un câble métallique, d’un câble mécanique, d’un câble miniature ou d’un câble ultrafin.
Le processus de fabrication des câbles en acier consiste à déterminer le nombre de fils nécessaires, le diamètre final et les conditions de fonctionnement prévues. Le nombre de fils varie autant que le diamètre du câble. Par exemple, certains câbles en acier ne comportent que deux fils, tandis que d’autres, comme ceux produits par EUROLEV , peuvent en compter plus de 700. À titre de comparaison, certains fabricants de câbles, comme ceux qui produisent les câbles pour les ponts suspendus de grande envergure, tels que le Golden Gate Bridge à San Francisco, utilisent des câbles comportant des dizaines de milliers de fils, avec des diamètres supérieurs à 91 cm (36 pouces).
Mais le nombre de fils d’un câble n’influe pas seulement sur ses caractéristiques évidentes, comme sa résistance et sa capacité de cycles. Il détermine également sa flexibilité. Prenons l’exemple d’un câble en acier 1×7 . Ce câble est composé de sept fils, dont six sont torsadés en hélice autour de l’âme. Si toutes les configurations de câbles ne nécessitent pas d’âme, la plupart en requièrent une. Dans le cas d’un câble 1×7, l’âme est introduite dans la machine à torsader, tandis que les six autres fils sont insérés dans des orifices périphériques appelés guides. La machine à torsader est équipée d’un cylindre tournant à très grande vitesse (généralement entre 1 100 et 5 000 tr/min). Cette rotation torsade les fils pour leur donner leur géométrie hélicoïdale caractéristique, produisant ainsi un câble 1×7.
Pour les câbles de construction plus complexe, comme un câble 3×7, le procédé est identique à celui utilisé pour le câble 1×7, à ceci près qu’un brin 1×7 déjà formé est renvoyé à la machine à câbler, et sept autres fils sont enroulés en hélice inverse autour de cette âme centrale nouvellement créée. Une fois cette seconde opération terminée, le procédé est répété une troisième fois, permettant ainsi d’obtenir un câble en acier 3×7 , composé de 21 fils.
Flexibilité des câbles en acier
Comme mentionné précédemment, le nombre de fils d’un câble peut varier considérablement selon les exigences de l’application. Il est important de noter que plus le nombre de fils est élevé, plus le câble fini est flexible. Prenons l’exemple de l’épaule humaine : la présence de nombreux tissus mous contribue à la fluidité des mouvements. L’ablation d’un tendon ou d’une fascia, voire une simple déchirure de la coiffe des rotateurs, réduirait considérablement l’amplitude des mouvements. De même, un câble en acier de 1×7 sera naturellement plus élastique qu’un câble de 3×7, car les 21 fils qui le composent offrent une plus grande amplitude de mouvement.
La souplesse naturelle de l’acier est influencée par le nombre de fils d’un câble. Plus le nombre de fils est élevé, moins le câble fini risque de reprendre sa forme initiale, ce qui le rend plus flexible autour d’un système de poulies ou de coudes. Les 21 fils d’un câble 3×7 permettent à chaque fil de glisser plus facilement les uns sur les autres. Associée à des fils plus fins, comme ceux des câbles en acier ultrafins, naturellement plus souples, cette souplesse se traduit par un câble fini encore plus flexible.
