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A. Le fer puddlé : un choix mûrement réfléchi

La première moitié du XIXè siècle est marquée dans toute l’Europe par la révolution industrielle. L’apparition des chemins de fer stimule l’essor de la métallurgie et multiplie les techniques de fabrication du fer, qui a donc peu à peu un rôle essentiel dans la plupart des constructions. On le préfère à la pierre pour sa souplesse, sa légèreté et surtout sa résistance. Le fer autorise ainsi la construction de bâtiments plus variés, plus vastes, plus hauts… 

    

Après la construction du premier pont en fonte par les Anglais en 1779 (pont de Coalbrookdale, photo), le fer laminé s’impose, car il est plus efficace (meilleure résistance, combustibilité) et surtout plus économique que la fonte. Dans les années 1870, il devient d’usage courant. Les ingénieurs maîtrisent le matériau grâce à leur différentes expériences, qui leur ont permis d’établir les caractéristiques principales du fer et de les rendre essentiels, autant voire plus que les architectes, dans la conception d’édifices. Ce sont ainsi deux ingénieurs, Émile Nouguier et Maurice Koechlin qui sont à l’origine de la Tour! La concrétisation de cette idée a ensuite amenée l’équipe d’Eiffel à s’interroger sur le matériau à utiliser pour la construction de cet ouvrage.

L’acier était considéré à l’époque comme le métal de l’avenir, c’est cependant le « fer puddlé » qu’Eiffel et ses ingénieurs ont choisi, un fer situé entre le fer riche en carbone et le fer pur (sans carbone). Ce choix se justifie par plusieurs critères. En premier lieu, Eiffel et ses ingénieurs avaient une forte expérience avec le fer, alors qu’ils n’avaient presque jamais travaillé l’acier (pourtant plus résistant), ce matériau étant plus coûteux. D’autre part, des accords financiers existait entre Eiffel et l’entreprise Fould-Dupont, de Pompey, qui fournissait tout le fer nécessaire à Eiffel dans ses constructions. Cette entreprise ne fabriquant l’acier qu’à partir de 1888, il leur était impossible de répondre à quelconque demande d’acier de la part de l’équipe d’Eiffel. De plus, l’acier étant plus léger, Eiffel craignait des vibrations plus grandes sous l’action du vent. Le fer, plus lourd, assurait à sa tour un poids plus important et donc une meilleure stabilité.

 

    Parmi les fers, c’est le fer puddlé qu’a choisi Eiffel. En effet, on y relève très peu de carbone, le fer est donc mécaniquement sain, et plus facile à travailler que l’acier. Le fer puddlé est obtenu par puddlage, un procédé inventé par l’anglais Henri Cort en 1784 qui  consistait à décarburer la fonte dans un four à réverbère (comme sur le schéma ci-joint) afin d'obtenir du fer. Cette technique maintenait séparées la fonte et la source de chaleur. Aucune impureté ne venait côtoyer la fonte en fusion, que brassait un ouvrier grâce à un « ringard ». De ces « bains de fonte » on extrayait des « loupes »  pâteuses que l'on portait au rouge, puis que l'on « cinglait », martelait, voire pilonnait longuement, afin de décarburer le métal par des oxydes et de le débarrasser de ses scories. Cette innovation anglo-saxonne permettait l’affinage à grande échelle de la fonte.

 

 

Illustration d'un four à puddlage à droite; et shcéma simplifié en dessous.

A : "sole" munie d'une ouverture qui permet au puddler de passer son "ringard" et de mélanger la fonte.
C : cheminée avec un couvercle permettant de régler le tirage et de réguler le chauffage.
D : Séparation entre le foyer et la sole pour éviter le contact direct de la fonte avec le combustible.
F : Foyer

 

De ce procédé, on pouvait obtenir du fer puddlé mais aussi de l’acier puddlé. Jules Verne, dans Les cinq cent millions de la Bégum explique d’ailleurs assez précisément la différence : « Les lingots de fonte, jetés dans un four doublé d'un revêtement de scories, y étaient d'abord portés à une température élevée. Pour obtenir du fer, on aurait commencé à brasser cette fonte aussitôt qu'elle serait devenue pâteuse. Pour obtenir de l'acier, ce carbure de fer, si voisin et pourtant si distinct par ses propriétés de son congénère, on attendait que la fonte fût fluide et l'on avait soin de maintenir dans les fours une chaleur plus forte »

Pour ensuite mettre en forme le fer puddlé obtenu, on le passe au laminoir, il est ainsi compressé et réduit en lames de même épaisseur (environ 7mm). Il sera ensuite découpé pour former les 18 038 pièces nécessaires au montage de la Tour Eiffel. Il n’est pas particulièrement pur, contenant de nombreuses inclusions mais il est très homogène : Eiffel y trouvait donc la qualité nécessaire à son projet. La composition des tôles ainsi crées est la suivante : 0.025% de carbone, 0.440% de phosphore et 0.048% de soufre. De plus, en essayant plus de 4 200 barrettes de ce fer, Eiffel s’est rendu compte que les propriétés techniques du fer puddlé étaient très proches de ce qu’il cherchait : résistance moyenne à la rupture de 32kg/mm², allongement moyen de 7%. Il s’est de plus révélé à l’usage comme résistant au vieillissement, à la fatigue, à la corrosion.

Il est certain qu’en acier, la Tour Eiffel aurait eu un coût plus important mais aussi un entretien plus complexe. La Tour a nécessité le traçage de 16 000 pièces de gabarits différents, le perçage de 7 000 000 de trous, la pose de 2 500 000 rivets. Toutes les pièces étaient fabriquées d’avance dans les ateliers d’Eiffel à Levallois-perret. Calculées, tracées, dessinées et percées par des ouvriers surnommés les « gars du plancher », elles arrivaient à la tour déjà assemblées par éléments de 5 mètres. Sur la Tour, plus de 130 ouvriers les montent et les fixent comme un gigantesque jeu de meccano. Le montage de la Tour commence le 1er juillet 1887 pour être terminé fin mars 1889. Il n’y eut aucune surprise, tant les tracés étaient exacts, et depuis, aucun mouvement n’a été constaté depuis 90 ans.

Le fer puddlé est donc le matériau qu’il fallait à Gustave Eiffel et ses collaborateurs pour construire la Grande Dame de Fer.

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