Le câble d’acier est constitué de plusieurs torons de fil métallique torsadés en hélice formant une “corde” composite, selon un schéma connu sous le nom de “corde posée”. Les câbles d’acier de plus grand diamètre sont constitués de plusieurs torons de ce type de câble, selon un schéma appelé “câble posé”.
Dans un sens plus strict, le terme “câble d’acier” fait référence à un diamètre supérieur à 9,52 mm, les plus petites jauges étant désignées par le terme “câble ou cordons”. Au départ, on utilisait des fils de fer forgé, mais aujourd’hui, l’acier est le principal matériau utilisé pour les câbles métalliques.
Historiquement, les câbles d’acier ont évolué à partir de chaînes en fer forgé, qui ont connu des défaillances mécaniques.
Si les défauts des maillons de chaîne ou des barres d’acier solides peuvent entraîner une défaillance catastrophique, les défauts des fils composant un câble d’acier sont moins critiques car les autres fils absorbent facilement la charge. Si le frottement entre les différents fils et torons provoque une usure sur toute la durée de vie du câble, il contribue également à compenser les petites défaillances à court terme.
Les câbles en acier ont été développés à partir des applications de treuils miniers dans les années 1830. Les câbles d’acier sont utilisés de manière dynamique pour le levage et l’élévation dans les grues et les ascenseurs, et pour la transmission de la puissance mécanique. Les câbles d’acier sont également utilisés pour transmettre la force dans des mécanismes, tels qu’un câble Bowden ou les gouvernes d’un avion reliées à des leviers et des pédales dans le cockpit. Seuls les câbles d’avion ont une âme en toron métallique (WSC). De plus, les câbles d’avion sont disponibles dans des diamètres plus petits que les câbles en acier. Par exemple, les câbles d’avion sont disponibles en 3/64 po de diamètre alors que la plupart des câbles métalliques commencent à un diamètre de 1/4 po. Les câbles d’acier statiques sont utilisés pour soutenir des structures telles que des ponts suspendus ou comme haubans pour soutenir des tours. Un tramway aérien utilise des câbles d’acier pour soutenir et déplacer des marchandises au-dessus de sa tête.
Histoire
Le câble d’acier moderne a été inventé par l’ingénieur minier allemand Wilhelm Albert dans les années 1831 à 1834 pour être utilisé dans les mines des montagnes du Harz à Clausthal, en Basse-Saxe, en Allemagne. Il a été rapidement accepté car il s’est avéré supérieur aux câbles en chanvre ou aux chaînes métalliques, tels qu’ils avaient été utilisés auparavant.
Les premières cordes de Wilhelm Albert étaient composées de trois torons de quatre fils chacun. En 1840, l’Écossais Robert Stirling Newall améliora encore le procédé. En Amérique, le câble métallique fut fabriqué par John A. Roebling, à partir de 1841, et constitua la base de son succès dans la construction de ponts suspendus. Roebling a introduit un certain nombre d’innovations dans la conception, les matériaux et la fabrication des câbles d’acier. Toujours à l’écoute des développements technologiques dans le domaine des mines et des chemins de fer, 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 – ont construit une usine de câbles métalliques à Mauch Chunk, en Pennsylvanie, en 1848, qui a fourni les câbles de levage pour le projet Ashley Planes, puis les rames de la voie arrière du chemin de fer Summit Hill & Mauch Chunk Railroad, améliorant ainsi son attrait en tant que destination touristique de premier plan, et améliorant considérablement le débit de la capacité charbonnière puisque le retour des wagons est passé de près de quatre heures à moins de 20 minutes. Les décennies ont été témoins d’une augmentation florissante de l’exploitation des puits profonds, tant en Europe qu’en Amérique du Nord, car les gisements de minéraux de surface étaient épuisés et les mineurs ont dû chasser les couches le long de couches inclinées. L’époque était au début du développement des chemins de fer et les machines à vapeur ne disposaient pas d’un effort de traction suffisant pour gravir les pentes raides, de sorte que les chemins de fer à plan incliné étaient courants. Cela poussa rapidement le développement des treuils à câble aux États-Unis, car les dépôts de surface dans la région du charbon d’anthracite au nord et au sud s’enfoncent chaque année davantage. Même les riches dépôts de la vallée de Panther Creek nécessitaient que la LC&N Co. creuse ses premiers puits dans les pentes plus basses à partir de Lansford et de sa ville jumelle du comté de Schuylkill, Coaldale.
La société d’ingénierie allemande Adolf Bleichert & Co. a été fondée en 1874 et a commencé à construire des tramways aériens à bicyclette pour l’exploitation minière dans la vallée de la Ruhr. Avec d’importants brevets et des dizaines de systèmes de travail en Europe, Bleichert a dominé l’industrie mondiale, puis a concédé sous licence ses conceptions et ses techniques de fabrication à Trenton Iron Works, New Jersey, USA, qui a construit des systèmes dans toute l’Amérique. Adolf Bleichert & Co. a ensuite construit des centaines de tramways aériens dans le monde entier : de l’Alaska à l’Argentine, en passant par l’Australie et le Spitzberg. La société Bleichert a également construit des centaines de tramways aériens pour l’armée impériale allemande et la Wehrmacht.
Dans la dernière moitié du XIXe siècle, des systèmes de câbles en acier ont été utilisés comme moyen de transmission de la puissance mécanique, notamment pour les nouveaux téléphériques. Les systèmes de câbles d’acier coûtaient un dixième de leur prix et présentaient des pertes par frottement inférieures à celles des arbres de transmission. En raison de ces avantages, les systèmes de câbles d’acier étaient utilisés pour transmettre l’énergie sur une distance de quelques miles ou kilomètres.
Sécurité
Les câbles d’acier sont soumis à des contraintes dues à des forces fluctuantes, à l’usure, à la corrosion et, dans de rares cas, à des forces extrêmes. La durée de vie du câble est limitée et la sécurité n’est assurée que par l’inspection pour la détection des ruptures de fil sur une longueur de câble de référence, de la perte de section, ainsi que d’autres défaillances afin que le câble d’acier puisse être remplacé avant qu’une situation dangereuse ne se produise. Les installations doivent être conçues de manière à faciliter l’inspection des câbles d’acier.
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