Dans un article récent, Wright D./N. et Engels J.A. (1) font le point sur les performances  actuelles du câble diamanté dans le sciage des granits. Cet article ayant paru dans une revue peu divulguée en France, il nous a paru intéressant d’en présenter un résumé pour les lecteurs de Pierre Actual.

L’extraction mondiale de roches ornementales a atteint 68,1 Mt en 2001, l’Italie se place au premier rang (8,8 Mt), suivie de la Chine (8,2 Mt) et de l’Iran (7,5 Mt). L’émergence de l’Iran au cours des dix dernières années n’est pas une mince surprise. Toujours selon ces auteurs, les emplois principaux sont dans l’ordre : dallages et pavages (35%), travaux spéciaux (mobiliers et tables de cuisine ou salles de bains, 33%), revêtements muraux (15%) et funéraire (12%).

1 - Sciage en carrière (fig. 1)

Depuis trente ans le sciage au câble diamanté s’est imposé dans les roches calcaires, et continue à se développer dans les granits : on compte à l’échelle mondiale environ 2000 machines sciant les roches tendres, et 1000 les roches dures. La Chine est peu équipée, par contre le nombre de machines pour granits croît rapidement en Inde, où les vendeurs proposent des offres complètes incluant les machines, l’approvisionnement en câbles et la formation.

Les câbles diamantés ont un diamètre standard de 11 mm, sur câble d’acier de 5 mm, portant environ 40 perles diamantées par mètre, séparées par surmoulage de caoutchouc, parfois de plastique. Les perles sont exclusivement du type fritté.

La vitesse de coupe en carrière varie de 4-5 m²/h pour les granits de classe 1 (les plus faciles à scier) à 1 m²/h pour la classe 5 (granits les plus difficiles à scier) : la durée de vie des câbles s’étend de 15-25 (classe 1) à 5-8 m²/m (classe 5) (Fig. 2).

Fig. 1 - Machine de sciage au câble en carrière

Fig. 2 - Résultats de sciage des granits en carrière

Si la vitesse de coupe a peu changé dans les granits depuis 17 ans, la durée de vie s’est accrue notablement dans les cinq dernières années, ce qui diminue le coût d’extraction.

Le prix de découpe des granits par les méthodes traditionnelles est évalué à 6 $/m². Les auteurs reconnaissent que le sciage au câble ne permet pas de faire mieux : il se justifie cependant pour les roches dures de haute valeur, avec comme autres avantages l’absence de bruit, une récupération améliorée et des rejets diminués.

Le granit noir appelé Nero Impala de la carrière Springbok à Rustenburg (Afrique du Sud), la plus grande d’Afrique du Sud, est exploité par 7 machines, sur des fronts de 10 m ;  la vitesse du câble est de 27 m/s, la vitesse de coupe 3,5 m²/h pour une durée de vie de 16 m²/m. Cette durée a été augmentée ces dernières années par l’emploi d’entraînements à vitesse variable, de perles et de câbles améliorés ; l’exploitant espère parvenir à 30 m²/m.

2 - Machines stationnaires (fig. 3)

Ces appareils ont un seul câble diamanté de courte longueur, tournant entre deux poulies, et descendant verticalement sur un bloc. Ils sont employés en carrière pour l’équarrissement des blocs, ou en atelier pour le découpage de tranches épaisses.

Les câbles, d’une longueur de 20 m, ont un diamètre de 8 à 11 mm, avec 35 à 40 perles par mètre, espacées par injection de plastique.

Les paramètres de coupe sont mesurables avec plus de précision que dans la coupe en carrière. La vitesse varie de 3 à 1 m²/h selon la classe de granit, et la durée de vie de 22 à 10 m²/m en moyenne (fig. 4).

Les équarrisseuses à câble permettent de préparer des blocs d’excellente  présentation, sur lesquels les défauts sont bien visibles, et de réduire le coût de transport, qui est facturé au poids. Leur nombre serait de 3500 à l’échelle mondiale pour les roches dures (1500 pour les roches tendres), dont un tiers environ en Europe.

L’équarrissement et la découpe de tranches sont assurés à la carrière Springbok par trois scies stationnaires à moteurs de 30 kW, à vitesse variable, et des perles à haute concentration en diamant. Le chargement et le déchargement des blocs sont automatisés, les rendements enregistrés chaque heure, et les blocs pesés avant et après le sciage.

Fig. 3 - Machine stationnaire

 Fig. 4 - Résultats de sciage de granits sur machine stationnaire

3 - Machines multicâbles (fig. 5)

Ces machines sont similaires aux précédentes, sauf qu’elles comportent entre 5 et 58 câbles travaillant en parallèle, espacés pour scier des tranches de 2 cm (ou plus, en ôtant certains des câbles).

Les câbles, d’un diamètre de 7 à 11 mm, ont une âme en acier renforcé et portent 36 à 40 perles par mètre. Chaque boucle est mise sous tension individuellement par un vérin pneumatique. Leur vitesse de coupe est de 2,4-4,5 m²/h dans les granits de classe 1, et de 1 m²/h pour la classe 5, pour chacun des câbles évidemment. La durée de vie  atteint 20-30 m²/m pour la classe 1, et 1 m²/m pour la classe 5 (fig. 6).

Encore en petit nombre (une cinquantaine) et d’apparition récente (1997), ces machines présentent de nombreux avantages par rapport aux châssis à grenaille : plus faible encombrement au sol, fondations réduites, possibilité de travailler à l’extérieur, absence de vibrations, vitesse de coupe plus grande (3 à 4 fois celle des châssis), plus faible consommation électrique, faible quantité de déblais, planéité des coupes qui économise une partie du fraisage sur les chaînes de polissage. Les deux fabricants majeurs sont en Italie Wires Engineering de Lessolo et Bidesimpianti de Sandrigo ; ce dernier a proposé récemment une machine à 58 câbles, capable de scier 920 m²/j.

Dans une entreprise de Galice (Espagne), une machine Bidesimpianti à 50 câbles a été installée  il y a 4 ans pour couper des blocs de 2,1 m de hauteur et de 3,8 m de long, actionnée par un moteur de 130 kW : sur un câble de 4 mm, circulant à 33 m/s, les perles ont un diamètre de 6,7 mm. La vitesse de descente dans le granite gris de Mondariz est de 20 cm/h, trois fois plus rapide qu’avec un châssis. La tolérance sur l’épaisseur des tranches est de ± 0,5 mm.

En conclusion les auteurs pensent  que le sciage au diamant des granits devrait encore diminuer de prix si l’on parvient à allonger encore la durée de vie du câble, tant en carrière qu’en atelier. Son récent essor en Inde, au Brésil et en Afrique du Sud, montre que l’investissement est intéressant même dans des pays à bas coût de main d’œuvre.

Fig. 5 - Machine multicâbles Bidesimpianti

Fig. 6 - Résultats de sciage de granits sur machine multicâbles

Notes

1 - Wright D.N. et Engels J.A., 2003, The environmental and cost benefits of using diamond wire for quarrying end processing of natural stone, Industrial Diamond Review, 4/03, p.16-24, Wembley, England.

2 - Statistiques extraites de Marble Stat 2002, Frederick Bradley.

3 - C’est en fait une norite selon F. Müller, c’est à dire un gabbro à hypersthène, ne contenant pas de quartz.

4 - Voir aussi l’article de Pierre Actual, n° 807, nov. 2003, p. 78-80