Cisailles hydrauliques
Où et comment utiliser les cisailles hydrauliques ?
Comment s'organise réellement sur le chantier une méthode de coupe à la cisaille hydraulique, du démontage de charpentes métalliques au parc à ferraille.
La cisaille hydraulique est un équipement hydraulique monté sur le balancier de la pelle, qui coupe le métal en le cisaillant entre deux lames. Le vérin ferme la mâchoire mobile, la lame qu'elle porte passe juste à côté de la lame fixe et le matériau se sépare le long de la ligne de coupe. L'opération se fait à froid : elle ne produit ni flamme, ni étincelles, ni fumées, et la coupe est pilotée depuis la cabine de l'opérateur. Les principales applications sont le démontage de charpentes métalliques et d'installations industrielles, la découpe de tuyauteries et de réservoirs, la mise à dimension des armatures et des profilés mis au jour lors de la démolition du béton armé, et la réduction du métal entrant aux dimensions d'alimentation et de transport dans les parcs à ferraille.
Sur le chantier, il existe deux configurations distinctes qui ne se comportent pas de la même façon. En configuration démolition, la cisaille travaille en bout de balancier, à l'intérieur de la structure et sur place ; la portée, l'équilibre des masses et l'ordre de coupe sont déterminants. En configuration ferraille, la cisaille travaille le plus souvent sur une pelle de manutention, en cycles répétés au même endroit ; l'ouverture des mâchoires, la vitesse de cycle et la consommation de lames passent au premier plan. Sur les modèles à tête rotative, la mâchoire s'oriente sur trois cent soixante degrés : l'engin porteur n'a pas à se déplacer pour aborder un profilé sous le bon angle. Dans les deux configurations, les lames sont des pièces remplaçables et constituent le véritable consommable de la cisaille.
Vous trouverez d'abord ci-dessous l'organisation du travail en démolition et rénovation ainsi que sur les sites de recyclage : la préparation du chantier, l'ordre de coupe de l'opérateur et la destination du matériau obtenu. Nous détaillons ensuite les composants de la cisaille, les décisions prises pendant la coupe et l'entretien des lames. Dans chaque partie, nous indiquons aussi les travaux pour lesquels la cisaille n'est pas adaptée.
Démolition et rénovation
Ordre de coupe et maîtrise de la structure lors du démontage d'une charpente métallique
Pour démonter une structure en acier, la préparation commence par comprendre comment la structure tient debout. On identifie les éléments porteurs et les éléments secondaires ; on prévoit dans quel sens la charpente va s'affaiblir à mesure que les contreventements et les pannes sont retirés et, si nécessaire, on met en place un étaiement provisoire. Dans les volumes fermés comme les tuyauteries, les réservoirs et les chaudières, le contenu est vidangé et une ventilation est assurée ; même si la cisaille ne produit pas d'étincelles, couper un volume qui contient des résidus exige une évaluation des risques spécifique. Avec les configurations à flèche longue, le poids de l'équipement est comparé à la courbe de portée de l'engin porteur et le cheminement des flexibles est fixé le long de la flèche.
La coupe se fait au fond de la mâchoire. L'effort est maximal près de l'articulation ; les profilés épais y sont placés, tandis que les matériaux minces peuvent être coupés sur toute la longueur de la mâchoire. L'ordre va des éléments secondaires vers les éléments porteurs : d'abord les pannes et les contreventements, puis les poutres, et les poteaux en dernier. Pendant la coupe, les profilés caissons et en U ont tendance à pivoter ; le profilé est engagé à fond dans la mâchoire et, si nécessaire, calé en l'appuyant contre le sol ou un autre élément. Couper en son milieu un élément sous contrainte est le geste le plus risqué : au moment où la section se sépare, la pièce peut fouetter et le tranchant de la lame peut se coincer. Dans ce cas, on libère d'abord la contrainte de l'élément et l'on commence la coupe par l'extrémité libre.
Le résultat est un métal réduit à une taille transportable et trié par nature ; dans cet état, il part directement vers la filière ferraille. Les travaux pour lesquels la cisaille est un mauvais choix sont tout aussi clairs. Abattre une masse de béton armé est le travail de la pince à béton et du brise-roche ; forcer la cisaille dans le béton use très vite le tranchant des lames. Extraire les armatures du béton relève du broyeur à béton. Sur les sections pleines qui dépassent la capacité de coupe indiquée dans le manuel, la cisaille ne progresse pas et l'on change de méthode de coupe. Dans les espaces étroits et pour les coupes sélectives, l'oxycoupage reste prévu comme méthode complémentaire.
- L'ordre de démontage est planifié en déterminant le sens dans lequel la charpente va s'affaiblir.
- La coupe se fait au fond de la mâchoire ; les sections épaisses sont placées près de l'articulation.
- Les profilés caissons et en U sont engagés à fond dans la mâchoire et calés pour ne pas pivoter.
- Un élément sous contrainte n'est pas coupé en son milieu, mais seulement après libération de la contrainte.
- La zone de chute des pièces coupées est dégagée avant chaque mouvement.
Ne coupez pas en son milieu un élément sous contrainte
Lorsqu'on coupe un profilé qui porte son propre poids ou retient un autre élément, l'énergie accumulée se libère d'un coup : la pièce fouette au moment où la section se sépare, le tranchant de la lame se coince et la cisaille reste sous charge sans avoir terminé la coupe. Une méthode de coupe commence toujours par la libération de la contrainte.
Recyclage
Organisation de la coupe répétitive et de la mise à dimension en parc à ferraille
En parc à ferraille, la cisaille travaille à un poste fixe et répète le même mouvement toute la journée. La préparation consiste à mettre en place une disposition qui rende cette répétition productive : le tas d'alimentation, l'aire de coupe et les conteneurs de sortie sont placés de façon à rester tous dans un seul arc d'orientation de la machine. Le matériau entrant est trié par nature avant la coupe ; la tôle mince qui fait ressort, les faisceaux de câbles et de fils, les profilés pleins et les pièces en fonte se comportent différemment dans la cisaille. Le sol de l'aire de coupe doit être dur et les pièces coupées doivent être évacuées à intervalles réguliers, sans laisser de tas se former.
L'opérateur saisit un élément long de façon qu'il arrive au fond de la mâchoire et non à son extrémité, puis raccourcit la pièce pas à pas sur sa longueur. Après chaque coupe, la partie restante est repositionnée pour la coupe suivante ; relâcher la pièce et la reprendre est à la fois plus rapide que de la traîner avec la mâchoire et plus doux pour la lame. Sur le modèle à tête rotative, c'est la mâchoire que l'on fait tourner, pas le profilé. Les matériaux en faisceau comme les câbles et les fils sont maintenus au fond de la mâchoire ; un faisceau étalé sur toute l'ouverture charge la lame de façon irrégulière et produit une flexion au lieu d'une coupe. Les pièces fragiles comme la fonte ne se coupent pas, elles se fissurent ; quand ce comportement n'est pas anticipé, c'est la pointe de la lame qui en subit les dommages.
Le résultat est une ferraille triée par nature, qui utilise au mieux le volume des conteneurs et des camions. La dimension de coupe n'est pas arbitraire : elle dépend à la fois des dimensions du véhicule de transport et de la longueur acceptée par l'acheteur. Ici non plus, la cisaille ne répond pas à tout. Un tas mélangé contenant du béton et de la pierre n'est pas son domaine ; les matériaux contenant du béton relèvent du broyeur à béton et du godet concasseur. Sur les tas de tôle mince, si le jeu des lames s'est agrandi, le matériau plie au lieu d'être coupé et la qualité du résultat se dégrade. Quant à extraire des matériaux d'un déchet mélangé et à les déplacer, c'est le travail du grappin.
- Les points d'alimentation, de coupe et de sortie sont placés dans un seul arc d'orientation.
- Le matériau entrant est trié par nature avant la coupe.
- Les éléments longs sont raccourcis pas à pas sur leur longueur, depuis le fond de la mâchoire.
- Les faisceaux de câbles et de fils sont maintenus au fond de la mâchoire, sans être étalés sur l'ouverture.
- La dimension de coupe est fixée selon le véhicule de transport et la dimension acceptée par l'acheteur.
Répéter le même mouvement use la lame en un seul point
En coupe répétitive, le matériau arrive à chaque fois sur la même zone de la lame, et cette zone s'émousse bien avant les autres. Décaler le point de coupe le long de l'ouverture augmente nettement le nombre total de coupes obtenues avec un jeu de lames.
Les composants de la cisaille hydraulique et le rôle de chacun
La surface de travail d'une cisaille est la lame, mais la qualité de coupe dépend autant de l'ensemble qui l'entoure que de la lame elle-même. La liste ci-dessous indique où regarder lorsque la coupe se dégrade ou que l'avancement s'arrête.
- Lames et logement de lame
- Les lames sont fabriquées en acier trempé et généralement conçues avec plusieurs arêtes de coupe ; lorsque l'arête en service est émoussée, la lame est démontée et retournée pour mettre en service une arête neuve. Le logement de lame soutient la lame contre l'effort latéral qui naît pendant la coupe. Un jeu dans le logement ou un boulon desserré laisse la lame sans appui, et c'est le plus souvent là qu'une fissure s'amorce.
- Pointe de perçage
- Située à l'extrémité de l'ouverture des mâchoires, la pointe de perçage amorce la première pénétration dans des éléments comme les tôles et les tuyaux et attire le matériau dans la mâchoire. Elle ne coupe pas : elle amène le matériau vers la zone de coupe. Son usure se remarque quand la prise devient plus difficile et que le matériau s'échappe plus souvent de l'ouverture des mâchoires.
- Ouverture des mâchoires
- L'ouverture détermine quelle section peut être prise dans la mâchoire. Une grande ouverture saisit de grosses pièces, mais comme la force de coupe diminue à mesure qu'on s'éloigne de l'articulation, la coupe proprement dite se fait toujours au fond. L'équilibre entre ouverture et vitesse de cycle ne s'établit pas de la même façon en configuration démolition et en configuration ferraille ; les valeurs par modèle figurent dans le manuel.
- Vérin
- Le vérin qui ferme la mâchoire est protégé à l'intérieur du corps. Si la lame se coince pendant la coupe, la charge s'y reporte directement ; c'est pourquoi, face à une coupe inachevée, il faut ouvrir la mâchoire et se repositionner au lieu de tirer. Si la tige présente des rayures ou s'il y a une fuite autour du corps, le travail est arrêté.
- Tête rotative
- Sur le modèle rotatif, la cisaille s'oriente autour de son propre axe et est alimentée par une ligne hydraulique séparée. Faire tourner la mâchoire plutôt que le profilé maintient le matériau en place et réduit les manœuvres de l'engin porteur. Le joint tournant de la tête fait passer l'huile sans enrouler les flexibles ; c'est une zone prioritaire à l'entretien.
- Renforts du corps
- Le corps transmet au bout du balancier l'effort de réaction qui naît pendant la coupe. Les plaques d'usure autour de l'ouverture protègent le corps du frottement du métal. Une fissure sur le corps ou une ouverture dans les zones soudées est un constat structurel qui doit être évalué immédiatement.
Le logement est la moitié invisible de la lame
Une part importante des fissures de lame ne vient pas de la perte de tranchant mais d'un défaut d'appui. Une lame qui a du jeu dans son logement, ou dont le boulon est desserré, est forcée hors de son plan pendant la coupe. Lors du montage d'une lame neuve, la propreté et la planéité du logement comptent autant que la lame elle-même.
Habitudes de l'opérateur : point de coupe, ordre et contrôle
Avec une cisaille, le rendement et la durée de vie des lames dépendent de la même décision : l'endroit de la mâchoire où le matériau est placé. La force de coupe est maximale près de l'articulation, parce que le bras de levier y est le plus court ; c'est aussi là que la lame est le mieux soutenue. Une section épaisse prise en bout d'ouverture est coupée à la fois avec une faible force et avec une partie de lame mal soutenue : l'avancement s'arrête et la pointe de la lame se fissure. Les matériaux minces peuvent être coupés sur toute l'ouverture, mais là aussi il ne faut pas garder le point de coupe toujours au même endroit.
L'ordre de coupe se décide en fonction de ce que fera le matériau une fois coupé. Dans une structure, on progresse des éléments secondaires vers les éléments porteurs et l'on dégage, avant chaque mouvement, la zone où tombera la pièce détachée. Les éléments longs sont raccourcis pas à pas en partant de l'extrémité libre. Les profilés caissons, les profilés en U et les tuyaux ont tendance à pivoter pendant la coupe ; pour l'éviter, on engage le profilé à fond dans la mâchoire, on l'appuie si possible contre le sol ou un autre élément et l'on ferme la mâchoire franchement, d'un seul mouvement. Une coupe interrompue à mi-course puis reprise charge le tranchant de la lame de façon irrégulière.
- Ne coupez pas avec la pointe de la lame ; les sections épaisses sont placées au fond de la mâchoire.
- N'utilisez pas la cisaille pour tirer, lever ou transporter.
- N'essayez pas d'arracher la pièce en faisant pivoter l'engin porteur avant la fin de la coupe.
- Ne coupez pas en son milieu un élément sous contrainte.
- N'essayez pas de couper à la cisaille un matériau contenant du béton.
- Ne faites pas tourner la tête rotative lorsque la mâchoire est sous charge.
Si le profilé pivote, c'est la prise qui pose problème, pas la coupe
Pendant la coupe, les profilés caissons et en U tournent autour de leur propre axe et échappent à la lame. Vouloir régler cela en forçant laisse une coupe pleine de bavures. Si le profilé n'est pas engagé à fond dans la mâchoire, si sa face opposée ne prend appui nulle part ou s'il a été saisi en bout d'ouverture, la rotation est inévitable ; la correction se fait au moment de la prise.
Entretien : lames, réglage du jeu et lubrification
- L'ordre de retournement des lames
- Les lames étant conçues avec plusieurs arêtes de coupe, une grande partie de leur durée de vie se gagne en les retournant. On ne retourne pas une lame avant que l'arête soit réellement émoussée : retourner trop tôt gaspille une arête encore utilisable, attendre trop longtemps endommage le corps de la lame. Les lames qui travaillent l'une contre l'autre se traitent ensemble : retourner une seule d'entre elles détruit l'alignement entre les deux arêtes.
- Remplacement par jeu complet
- Les lames qui travaillent l'une contre l'autre se renouvellent ensemble, et non une à une. Associer une lame neuve à une lame usée crée un jeu variable le long de la ligne de coupe, et la lame neuve s'abîme elle aussi rapidement. La surface du logement est nettoyée avant le montage de la lame ; une bavure ou une saleté oubliée pousse la lame hors de son plan.
- Réglage du jeu des lames
- Le jeu entre la lame mobile et la lame fixe est le réglage qui détermine la qualité de coupe ; il se corrige généralement avec des cales. Quand le jeu augmente, le matériau commence à plier entre les deux arêtes au lieu d'être coupé : les bavures augmentent sur la coupe, l'avancement ralentit et le tranchant de la lame travaille sous charge latérale. La valeur de réglage est propre à chaque modèle ; elle figure dans le manuel ou vous est communiquée par nos soins, et elle est recontrôlée à chaque retournement de lame.
- La décision de rechargement
- Recharger par soudure une arête de lame usée n'est pas approprié sur tous les modèles ; sur une lame trempée, un apport de chaleur non maîtrisé amorce une fissure. La pointe de perçage et les zones de guidage, en revanche, sont généralement des zones qui peuvent être reconstituées par rechargement dur. Le préchauffage, le choix de l'électrode et le mode de refroidissement après soudage sont définis par les instructions du fabricant ; la décision ne doit pas être prise sans consulter le manuel ou nos équipes.
- Lubrification et contrôle des fixations
- L'articulation de la mâchoire et les roulements de la tête rotative supportent des charges élevées et variables pendant la coupe. Le graissage se fait mâchoire libre ; la graisse injectée sous charge n'atteint pas la surface de travail du palier. Les boulons de lames, les fixations de l'adaptateur et les éléments de fixation de la tête rotative sont contrôlés à intervalles réguliers ; les couples de serrage sont propres à chaque modèle. Lors d'un changement d'équipement, les raccords rapides sont essuyés avant d'être branchés.
Consignez le retournement des lames
Quand on ne note pas quelle lame travaille sur quelle arête, il arrive souvent sur le chantier qu'une arête encore utilisable soit mise au rebut, ou que l'on continue à travailler avec une arête émoussée depuis longtemps. Un simple relevé par poste rend mesurable le nombre de coupes obtenues avec un jeu de lames.
Questions fréquentes
Comment éviter que le matériau s'échappe de la mâchoire lors de la coupe de tuyaux et de profilés caissons ?
Les sections fermées ont tendance à tourner autour de leur propre axe pendant la coupe. Le profilé est engagé à fond dans la mâchoire, sa face opposée est appuyée contre le sol ou un autre élément, et la mâchoire est fermée franchement. La pointe de perçage sert à attirer le matériau vers la zone de coupe. Avec une prise en bout d'ouverture, l'échappement est presque inévitable ; il faut rapprocher le matériau de l'articulation.
Que faire lorsqu'une coupe s'arrête à mi-course ?
Si la lame reste enfoncée dans le matériau, ne tirez pas avec la flèche : ce mouvement produit un arrachement et non une coupe, le tranchant de la lame subit une charge latérale et la coupe présente des bavures. Ouvrez la mâchoire, reprenez le matériau en un point plus proche de l'articulation et recommencez la coupe depuis le début. Si la coupe s'arrête à répétition au même endroit, on contrôle le jeu des lames et l'état du tranchant.
Est-il judicieux de couper un faisceau d'armatures à la cisaille hydraulique ?
C'est possible, mais si le faisceau est étalé sur toute l'ouverture des mâchoires, la lame est chargée de façon irrégulière et une partie du faisceau plie au lieu d'être coupée. Le faisceau est rassemblé au fond de la mâchoire et coupé autant que possible en une seule couche. Profilés épais et fils minces ne se coupent pas dans le même mouvement ; alimenter la cisaille avec un matériau trié par nature protège à la fois la coupe et la lame.
Quand retourner les lames, et quand les renouveler par jeu complet ?
On retourne les lames lorsque l'arête en service est réellement émoussée et que la coupe ralentit, et les lames qui travaillent l'une contre l'autre se traitent ensemble. Lorsque toutes les arêtes sont usées, ou si le corps de la lame présente une fissure, on renouvelle le jeu complet ; associer une lame neuve à une lame usée rend le jeu variable. Après chaque retournement et chaque remplacement, le jeu des lames est recontrôlé.
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