Centre Technique Forestier Tropical Département du CIRAD. par Claude DALOIS

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1 Centre Technique Forestier Tropical Département du CIRAD par Claude DALOIS

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3 MANUEL DE SCIAGE ET D'AFFÛTAGE par Claude DALOIS Deuxième édition 1990 revue et corrigée CENTRE TECHNIQUE FORESTIER TROPICAL 45bis, avenue de la Belle Gabrielle NOGENT-SUR-MARNE CEDEX (FRANCE) Tél. (1) Télex : CETEFO F - Télécopie : (1)

4 CENTRE TECHNIQUE FORESTIER TROPICAL Toute imitation, copie, traduction, reproduction, même partielle de cet ouvrage est interdite, quel que soit le procédé employé, sans autorisation expresse de l'éditeur. ISBN

5 SOMMAIRE Avant-propos 1 PREMIÈRE PARTIE : LE SCIAGE Chapitre I GÉNÉRALITÉS SUR LE BOIS 1. Utilisation du bois 3 2. Morphologie de l'arbre 4 3. Éléments de l'organisation normale du bois 4 4. Défauts des bois 5 5. Classification des bois 8 6. Propriétés des bois 8 7. Termes employés 11 Chapitre 1 LE STOCKAGE ET LA PRÉPARATION DES GRUMES 1. Parcs à grumes Matériel de manutention des parcs à grumes Cubage des grumes Tronçonnage des grumes Écorçage des grumes 21 Chapitre III LES BASES DU SCIAGE 1. La dent de scie Géométrie de la dent Travail d'une dent de scie L'effort de coupe Influence de la dureté du bois Influence de l'humidité du bois Influence de la qualité de l'affûtage Influence de l'épaisseur du trait de scie Influence de la vitesse de coupe Influence de la valeur de l'angle d'attaque Influence de l'épaisseur du copeau Détermination des principaux éléments du sciage Angle d'attaque Angle de dépouille Angle de bec Forme du creux et hauteur de la dent Voie Pas 27

6 Vitesse de la lame ou vitesse de coupe Vitesse d'amenage Puissance du moteur Conclusions Les lames de scies Le corps La denture Différentes formes de denture Disposition des arêtes tranchantes Nature du métal Liaison des dents avec le corps de la lame Contraintes de croissance dans l'arbre Orientation des sciages Effets du séchage suivant l'orientation des sciages Différents modes de sciage Débit par retournement de la grume Débit en plot Débit d'avivés Débit sur quartier et faux quartier 35 Chapitre IV LES MACHINES DE SCIERIE 1. Scies à chaîne Sources d'énergie des scies à chaîne Caractéristiques de la chaîne Scies à chaîne à tronçonner Scies à chaîne pour le sciage en long Scies alternatives Différentes parties des scies alternatives Caractéristiques des lames de scies alternatives Conditions de travail des lames de scies alternatives Course de l'outil Vitesse linéaire de la lame Aménage des bois Conséquences Les châssis oscillants (scies verticales) Scies alternatives monolames Scies alternatives multilames Montage des lames multiples Scies à ruban Différentes parties des scies à ruban Équilibre dynamique des lames de scies à ruban Résistance de la lame à la flexion Caractéristiques des lames de scies à ruban Conditions de travail des lames de scies à ruban Scies à ruban vertical Scies à ruban horizontal Scies à ruban incliné Scies circulaires Différentes parties des scies circulaires Équilibre dynamique des lames de scies circulaires Caractéristiques des lames de scies circulaires Conditions de travail des lames de scies circulaires Scies circulaires à lame unique Scies circulaires à lames multiples Scies circulaires doubles pour petites grumes Scies circulaires pour le sciage dans la masse Le pré-délignage Le canter Systèmes d'optimisation du sciage 96

7 Chapitre V L'ORGANISATION DES SCIERIES 1. Bâtiments Machines Caractéristiques de la matière première Dimension des grumes Nature du bois Comportement des scies Les scies à ruban Les scies circulaires Les scies alternatives verticales Choix des machines L'implantation d'une scierie Manutention des grumes pour la scie de tête Manutention des débits dans la scierie Transporteurs longitudinaux Transporteurs transversaux Appareils de changement de direction Commande des transporteurs des leviers et des butées Dimensions, classement et empilage des débits Déchets de scierie Traitement des sciages 113 Chapitre VI LE CONDITIONNEMENT DES DÉBITS 1. Parcs à débits Matériel de manutention des parcs à débits Séchage à l'air libre Séchage artificiel à l'air chaud et humide Séchage artificiel à basse température Séchage sous vide Séchage à haute température Séchage solaire 127 DEUXIÈME PARTIE : L'AFFUTAGE Chapitre VII ATELIER ET OUTILS D'AFFÛTAGE 1. L'atelier d'affûtage Les limes Les meules 133 Chapitre VIII AFFÛTAGE DES OUTILS MANUELS 1. Les outils tranchants Les scies passe-partout Les lames pour le sciage de long manuel 141

8 IV Chapitre IX ENTRETIEN ET AFFÛTAGE DES LAMES DE SCIES 1. Les lames de scies à chaîne Affûtage des chaînes à dents droites Affûtage des chaînes à dents gouges Réparation des chaînes Entretien des guide-chaînes Usure du pignon d'entraînement Les lames de scies alternatives Entretien du corps de la lame Dressage Tensionnage Planage Dégauchissage Types de dentures et affûtage Les lames de scies à ruban Liaison en bout des lames Brasage Soudage oxyacétylénique Soudage électrique Entretien du corps de la lame Banc de planage Appareil à tensionner Tensionnage et dressage Planage Dégauchissage Entretien et affûtage de la denture Défonçage Avoyage par torsion Avoyage par écrasement Affûtage Denture tronquée Augmentation de la durée de coupe Trempe de l'arête tranchante Stellitage Principaux défauts rencontrés lors du sciage avec les scies à ruban et leurs causes Les lames de scies circulaires Entretien du corps de la lame Entretien et affûtage de la denture 194 Chapitre X AFFÛTAGE DES OUTILS TRANCHANTS DE MACHINES 1. Lames tranchantes Fraises Outils à mises rapportées en carbure de tungstène 202 index 206 Bibliographie 209 Liste des Établissements dont la documentation a été utilisée pour ce Manuel 210

9 AVANT-PROPOS André CHARDIN, dont les travaux ont beaucoup contribué pendant plus de trente ans à l'amélioration des techniques de sciage des bois et qui avait revu et préfacé la première édition de cet ouvrage, parue en 1977, nous a subitement quitté. C'est à lui que nous dédions cette seconde édition à laquelle il aurait volontiers participé. Ce manuel aborde l'ensemble des problèmes de sciage et d'affûtage. La gamme de matériel de scierie répandue à travers le monde étant très vaste il n'était pas possible de tout décrire en détail. Nous espérons que le lecteur trouvera une information de base sur la majorité des sujets, étant bien entendu qu'il lui appartiendra, s'il veut mieux connaître certaines machines ou appareils, de consulter des documents spécialisés et en particulier les fiches techniques des constructeurs. A ce sujet, nous tenons à remercier tous les établissements dont la liste est donnée à la fin de cet ouvrage pour la documentation et les renseignements qu'ils ont aimablement fournis. Cette nouvelle édition, faite dans le style de la précédente, a été complétée. Nous nous sommes efforcés de décrire au mieux les techniques mises au point ou vulgarisées au cours des dix dernières années. Nous avons essayé, comme pour la première édition, de rendre cet ouvrage simple et clair. Nous espérons qu'il sera utile dans les Écoles ou Centres de Formation Professionnelle ainsi que dans les scieries, petites ou grandes, travaillant les bois tropicaux comme les bois des régions tempérées, qu'elles soient équipées de matériel ancien et rustique ou moderne et à grand rendement. Claude DALOIS

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11 Première partie LE SCIAGE Chapitre I GÉNÉRALITÉS SUR LE BOIS Le bois est une des principales ressources naturelles du globe. C'est une ressource renouvelable et que presque tous les pays possèdent ou peuvent créer. Les produits du bois jouent un grand rôle dans l'économie à tous les stades du développement. Le bois et les produits dérivés font l'objet d'échanges internationaux intenses et aucune région n'est totalement indépendante des marchés, des ressources et des industries des autres régions. qui peuvent être obtenus par sciage, tranchage ou déroulage. Contrairement au contreplaqué, le sens des fibres ne varie pas dans l'assemblage. Cette technique permet de réaliser des pièces de dimensions et de formes très variables (poutres, panneaux, etc.). La technique du lamellé-collé, née il y a quelques décennies, peut être classée dans cette catégorie. La technique du lamellé-cloué est encore plus ancienne et n'est plus beaucoup utilisée. 1. UTILISATION DU BOIS Le bois a plusieurs utilisations SCIAGES De tous les bois transformés, le bois scié est le plus simple, le plus facile à produire et celui dont l'utilisation remonte le plus loin dans l'histoire. Il est encore aujourd'hui le plus couramment utilisé. Il représente environ les deux tiers du total mondial de bois ronds transformés. Les sciages servent à toutes sortes de travaux : bâtiments : à usage d'habitation, industriel, agricole, etc. ameublement emballages, coffrages, échafaudages poteaux de mines, traverses de chemin de fer construction navale, véhicules, etc 1.2. BOIS MASSIF RECONSTITUÉ (B.M.R.) Cette dénomination date d'environ une douzaine d'années. Elle qualifie l'assemblage par collage d'éléments de bois massifs de section relativement faible, 1.3. LES PANNEAUX Il existe trois grands types de panneaux dérivés du bois : les contreplaqués et les lattes, les panneaux de fibres, les panneaux de copeaux et de particules PÂTE DE BOIS La presque totalité de la pâte de bois consommée dans le monde sert à la fabrication du papier et du carton. Le reste est constitué par une certaine quantité de pâte à dissoudre, qui sert surtout à la fabrication de la rayonne (textiles et toiles de pneus). On s'en sert également pour fabriquer de la cellophane, des matières plastiques, des explosifs, solvants, laques, vernis et autres produits chimiques BOIS RONDS Ces bois sont utilisés en l'état, c'est-à-dire autrement que comme bois de feu, mais sans transformation industrielle. Dans les pays en voie de développement, ils gardent une place très importante. Le bois rond est employé dans la construction de bâtiments simples (ruraux, agricoles) pour les clôtures les poteaux d'échafaudage, de lignes téléphoniques, de mines, etc.

12 1.6. BOIS DE FEU La consommation de bois de feu représente encore aujourd'hui plus de la moitié de la consommation totale de bois dans le monde. Le bois de feu est un produit pondéreux par rapport à sa valeur et à son pouvoir calorifique. Il peut rarement supporter le coût du transport. Dans les pays en voie de développement, le feu reste quantitativement la principale utilisation du bois. Avec les progrès de l'urbanisation dans le monde et la diffusion d'autres combustibles (charbon de bois, charbon, gaz, mazout, électricité, etc.), l'utilisation du bois de feu va probablement régresser. 2. MORPHOLOGIE DE L'ARBRE (fig. 1 et 2) L'arbre, une fois abattu, est ensuite ébranché. Le tronc, ou la grume, sera utilisé comme bois propre à divers travaux. Cette grume, nettement coupée à ses deux extrémités, est dite affranchie. Elle peut être tronçonnée, c'est-à-dire coupée en travers à des longueurs diverses, appelées billes. La partie de l'arbre, la plus belle, va de la culée aux premières grosses branches (première couronne) et porte le nom de bille de pied. La bille, découpée dans la partie du tronc située au-dessus de la bille de pied et propre au sciage, porte le nom de surbille (bois inférieur). Figure 2 3. LES ELEMENTS DE L'ORGANISA- TION NORMALE DU BOIS En observant l'extrémité d'une bille ou d'une surbille nous trouvons (fig. 3) : 3.1. LA MOELLE C'est la partie de faible diamètre, située au centre de la bille. Elle est généralement plus colorée. Celle-ci disparaît souvent à la longue, en laissant un vide ou canal médullaire, propice malheureusement à réclusion de maladies ou de défauts qui diminuent beaucoup la valeur du bois. Figure LE BOIS PARFAIT OU DURAMEN Les cellules sont vieilles, lignifiées. C'est le bois d'oeuvre.

13 Grain grossier : lorsque les éléments, et spécialement les vaisseaux, sont de dimension assez forte et distincts à l'œil nu. 4. DEFAUTS DES BOIS Beaucoup d'arbres sont dépréciés par des défauts qu'on peut classer comme suit : 4.1. DÉFAUTS PHYSIQUES 3.3. L'AUBIER Figure 3 Il comprend un nombre de couches annuelles variable suivant les essences. C'est du bois jeune, de teinte plus claire, dont chaque année une couche se transforme en bois parfait. En général, dans les bois durs ou mi-durs, l'aubier est plus tendre que le duramen et il est sujet à la vermoulure et à la pourriture, tandis que dans certains bois tendres, il a presque la qualité du duramen L'ÉCORCE C'est la protection de l'arbre. Sous l'écorce, on trouve une pellicule de tissu végétal, dans laquelle se fait la circulation de la sève nourricière. C'est le liber. Les nœuds Les branches forment à leur point d'attache sur le tronc des déviations de fibres qui déterminent les nœuds (fig. 4A). On distingue les nœuds sains (B), adhérant bien au bois, et les nœuds vicieux ou nœuds noirs (C) entourés de bois mort et n'adhérant pas au bois. Ces derniers proviennent d'un mauvais élagage naturel ou artificiel. Le chicot restant sur le tronc est très long à se cicatriser et il pourrit le plus souvent avant d'être recouvert. Les nœuds peuvent provoquer la déformation et la rupture des pièces de bois sciées, mais ils ne doivent pas être tous éliminés, car la perte serait trop importante. Plus la section d'une pièce de sciage est faible, moins elle doit comporter de nœuds. Les pièces de fortes dimensions peuvent avoir des nœuds assez gros qui ne nuisent pas à leur solidité LES RAYONS LIGNEUX Groupements de cellules sous forme de lames de section lenticulaire, de hauteur et de largeur variables, orientés radialement. Synonyme impropre : rayons médullaires. Ils se distinguent parfois à l'œil nu. Les plages miroitantes que l'on observe sur les faces d'une pièce de bois sciée radialement sont produites par les rayons ligneux. Elles sont appelées : les mailles LES CERNES Section transversale des couches d'accroissement. La couche d'accroissement est annuelle pour les bois des régions tempérées et saisonnière pour les bois des régions intertropicales. Les cernes sont souvent peu visibles sur l'extrémité des billes de bois tropicaux LE GRAIN Impression visuelle, produite par la dimension des éléments du bois et spécialement des vaisseaux. Grain fin : lorsque les éléments, et spécialement les vaisseaux, sont de faible dimension et pas ou peu distincts à l'œil nu. Les ronces Figure 4 Lorsque les fibres sont entremêlées, le bois est dit ronceux. Ce défaut existe dans la culée et à la naissance des grosses branches. Les fibres torses (fig. 5) L'arbre atteint de cette malformation a ses fibres qui suivent un trajet torsadé par rapport à l'axe de l'arbre, en restant parallèles entre elles. Cette torsion est due à des causes mal définies. L'inclinaison des fibres est souvent visible sur la grume, avec ou sans écorce, mais ce défaut apparent peut être du contrefil.

14 Le contre-fil (fig. 6) Un bois a du contre-fil lorsque la direction générale de ses fibres est successivement torsadée en sens inverse par rapport à l'axe de l'arbre. Ce phénomène ne peut s'observer qu'après le débit de l'arbre. Le contre-fil, s'il n'est pas trop accentué, est une qualité, car il donne un aspect rubané aux pièces de bois orientées sur quartier. C'est le cas pour les placages tranchés. Si le contre-fil est très accentué, cela devient un défaut car il est à l'origine de difficultés pour l'usinage des pièces, en particulier le rabotage. pondant au bas de la pente souffre davantage. Ce défaut peut provenir aussi d'un houppier irrégulier. La cadranure (fig. 8) Les vieux arbres sont souvent atteints de ce défaut. Le cœur se dessèche, se craquelé et commence parfois à se décomposer. Il se produit de nombreuses fentes radiales partant du cœur vers l'écorce, ce sont des cadranures. Ce bois est inutilisable. Figure 8 Figure 5 Figure 6 La courbure du tronc Un arbre ayant ce défaut doit être tronçonné dans les courbes, afin d'obtenir des billes les plus droites possible. Si, après le tronçonnage définitif, les billes sont encore légèrement courbes, il faut, de préférence, les scier en plot, sur leur ligne droite. La roulure (fig. 9) La roulure est une fente circulaire formée par le décollement de deux couches d'accroissement. Elle peut être partielle ou totale et s'étendre plus ou moins loin sur la hauteur du fût. Les causes de ce défaut sont assez mal définies, mais souvent il y a une relation avec les tensions locales provoquées par les contraintes de croissance. La roulure provoque une perte de bois importante au sciage et exige un débit en petites sections. La cœur excentré (fig. 7) Les arbres, poussant sur la pente des collines ou des montagnes, ont souvent le cœur déporté vers l'écorce. Ceci provient de ce que les racines de l'arbre, poussant sur la pente, ne puisent pas la nourriture régulièrement. Du côté le plus bas, elles sortent même de terre. Une partie de l'arbre est nourrie normalement; au contraire, la partie corres- Figure 9 Figure 7 L'entre-écorce (fig. 10) Deux ou trois tiges poussant accolées peuvent s'anastomoser tout en laissant subsister entre elles une partie d'écorce et d'aubier. Les couches d'accroissement externes recouvrent le tout.

15 Figure 10 Figure 12 Les loupes (fig. 11) Ce sont des excroissances lisses qui se forment sur le tronc, souvent à la suite de piqûres d'insectes ou de blessures. Ce même défaut, mais rugueux, hérissé, prend le nom de broussin. Le bois est madré, c'est-àdire tacheté. Il peut s'utiliser en ébénisterie, sous forme de placage, mais il ne convient pas à d'autres utilisations DEFAUTS DUS AUX ACCIDENTS Gouttière (fig. 13) Par suite du vent ou d'autres causes, des branches peuvent se briser. Il arrive que les couches d'accroissement ultérieures ne recouvrent pas parfaitement cette cicatrice. L'eau s'infiltre par le canal de cette blessure, provoque une altération du bois, puis la pourriture. Ce défaut peut s'étendre assez loin dans le fût. Les gerces (fig. 12) Figure 11 Ce sont des fentes de retrait tangentiel qui se produisent dans le sens des rayons ligneux. Ce défaut est provoqué par une longue exposition des grumes au soleil. On distingue les gerces superficielles et les gerces profondes. L'ouverture des fentes est toujours maximale en surface et elle diminue progressivement vers le cœur de la bille. Ces fentes peuvent être partiellement évitées en n'écorçant les grumes qu'au moment du débitage. Frotture (fig. 14) Figure 13 Elle est produite par l'arrachement de l'écorce (chute d'un arbre voisin, gros gibier, etc.). La cicatrisation n'est pas parfaite et il se forme un bourrelet. Les fractures internes dites «coups de vent» Certaines essences, surtout parmi les bois tropicaux, présentent fréquemment des fractures transversales, peu apparentes, dans le bois parfait. Parfois, ces ruptures ne sont visibles qu'après le rabotage des pièces de bois. Si les fractures sont importantes et nombreuses, elles compromettent sérieusement la solidité des pièces de bois. Figure 14

16 8 Bois foudroyé Lorsque la foudre tombe sur un arbre, son tronc est endommagé d'un bout à l'autre par de grandes fentes. Bois chablis Arbres renversés par le vent DEFAUTS D'ABATTAGE Un trou : dû à l'arrachement de la partie centrale de la base du tronc, au moment où l'arbre bascule et tombe. Une fente : une fente longitudinale peut se produire à la base du tronc pour un arbre fortement penché, lorsque l'entaille n'est pas faite correctement. Pour un arbre dont les tensions de croissance sont très fortes, le choc au sol peut provoquer l'ouverture de fentes longitudinales. 5. CLASSIFICATION DES BOIS La classification logique des bois s'établit suivant l'échelle de dureté qui se distingue peu de l'échelle de densité, puisque dureté et densité varient dans le même sens. La densité indiquée pour chaque essence est un chiffre moyen pour un bois sec à 12% d'humidité. Cette densité peut varier légèrement suivant l'échantillon considéré. Les bois se classent en cinq catégories : LES BOIS TRÈS TENDRES OU TRÈS LÉGERS (densité : moins de 0,45) : Ils sont généralement clairs et fournissent les bois pour travaux économiques, la caisserie, etc. LES BOIS TENDRES OU LÉGERS (densité de 0,46 à 0,55) : Ces bois servent, en général, pour la charpente et les menuiseries intérieures. LES BOIS MI-DURS OU MI-LOURDS (densité de 0,56 à 0,70). LES BOIS DURS OU LOURDS (densité de 0,71 à 0,90) : Les essences mises en œuvre pour les travaux extérieurs dans le bâtiment sont généralement classées dans les deux catégories de bois midurs et durs, c'est-à-dire à des densités comprises entre 0,56 et 0,90. LES BOIS TRES DURS OU TRES LOURDS (densité de plus de 0,90) : Ils sont réservés aux travaux spéciaux. 6. PROPRIÉTÉS DES BOIS Le bois est un matériau hétérogène dont les propriétés varient suivant l'essence, le teneur en eau (influence sur le volume, la densité), la partie de l'arbre considérée (bois parfait, aubier, culée, etc.), la direction de l'effort (tangentiel : fig. 15, radial : fig. 16, axial : fig. 17) auquel il est soumis PROPRIÉTÉS PHYSIQUES La teneur en humidité C'est la quantité d'eau que renferme le bois considéré, exprimée en pourcent (%) de son poids à l'état anhydre. Suivant son taux d'humidité, un bois est dit : Imbibé : un bois immergé longtemps peut se gorger d'eau jusqu'à 200 % et plus. Vert : lorsque le bois est sur pied ou vient d'être abattu. À ce moment, il peut contenir de 35 à 120% et plus d'eau, suivant l'essence et la saison. Saturé : le bois vert contient de l'eau libre qui remplit les vaisseaux et les espaces qui peuvent exister à l'intérieur des cellules. Au cours du séchage, quand cette eau libre a disparu, il ne reste plus que Sens tangentiel Figure 15 Sens radial Figure 16 Sens axial Figure 17

17 l'eau d'imbibition qui est contenue dans les parois des cellules : c'est le point de saturation de la fibre. Il se situe à environ 30 % d'humidité. Au-dessus de ce pourcentage, le bois ne subit plus de variations volumétriques. Au-dessous, au fur et à mesure de son séchage, son volume diminue : il prend du retrait. Mi-sec ou ressuyé : de 20 à 25 %. Sec à l'air : (de 12 à 18 %),. suivant la saison et le lieu de séchage. Il est apte à être utilisé à ce taux pour les travaux extérieurs. Desséché : (au-dessous de 12%). Siccité obtenue par séchage artificiel. Anhydre : (0%), par passage à l'étuve de laboratoire ; utilisé pour des essais. Pour mesurer l'humidité du bois, il existe trois méthodes : La méthode par pesée d'éprouvette, avant et après passage à l'étuve sèche à 105 C. Les méthodes électriques : elles sont basées sur deux principes, l'un par mesure de la variation de résistance électrique, l'autre par mesure de la capacité diélectrique du bois. Elles donnent des résultats immédiats, mais moins précis que la méthode par pesée, surtout pour une humidité supérieure à 30 %. En outre, elles concernent une portion limitée de l'échantillon et donnent une valeur plus localisée du taux d'humidité. Les méthodes par propagation d'ondes : le taux d'humidité modifie la propagation dans le bois des ondes électromagnétiques. Les micro-ondes sont dans ce domaine les plus performantes et ont donné naissance, depuis quelques années, à une nouvelle génération de dispositifs basés sur ce principe. Les appareils utilisés dans les deux derniers cas sont d'encombrement très réduit et peuvent donc se transporter aisément. Ce sont des hygromètres à bois, appelés couramment humidimètres, mais pour lesquels on peut aussi employer le terme de xylohygromètre La rétractibilité C'est la propriété que possède le bois de varier de volume, suivant son état d'humidité. Au-dessous du point de saturation, au fur et à mesure de son séchage, son volume diminue : c'est le retrait. Réciproquement, à partir de l'état anhydre et jusqu'au point de saturation, il augmente de volume : c'est le gonflement. L'humidité du bois, mis en œuvre, varie suivant les saisons et ceci indéfiniment. Un bois ne peut pas être complètement stabilisé, même après des années de séchage à l'air. Il se produit des alternances de retrait et de gonflement appelées : «jeu» ou «travail» du bois. Les variations dimensionnelles du bois sont plus ou moins importantes selon les essences et suivant les plans considérés : tangentiel, radial, axial (cf. p. 32) La densité La densité d'un bois est le rapport de sa masse à la masse d'un même volume d'eau. Elle varie avec le taux d'humidité. Elle est normalement indiquée à 12% d'humidité. Pour certaines essences, la densité peut varier de façon importante entre arbres différents ou de différentes provenances et à l'intérieur même d'un arbre. Le système d'unité international à remplacé le terme «densité» par «masse volumique» que l'on exprime en kg par m La durabilité C'est la propriété que possèdent les bois de résister naturellement aux attaques des agents de destruction biologique (champignons, termites et autres insectes, foreurs marins). Il ne faut pas confondre durabilité naturelle et durée de service : un bois réputé résistant aux champignons peut pourrir assez rapidement au contact du sol, alors qu'un bois peu résistant pourra avoir une durée de service presque illimitée s'il est mis en œuvre sous abri ou à l'intérieur en atmosphère sèche. L'alternance d'humidité et de soleil accélère la dégradation du bois La combustibilité Plus le bois est dense et humide, plus il s'enflamme difficilement et se consume lentement. Le pouvoir calorifique du bois augmente lorsque son humidité diminue. La valeur calorifique du bois varie peu suivant les essences mais pour un volume donné elle est fonction de la densité La couleur Les arbres, fraîchement débités, présentent une couleur franche qui se ternit par le séchage. Les bois tropicaux ont des couleurs très variées, suivant les essences. Tous les bois ne présentent pas une teinte uniforme dans leur masse. Certains comportent des veines, plus ou moins marquées, ou disposées de telle façon qu'on les désigne sous des qualificatifs différents. Ce sont des bois ondes, moirés, flambés, mouchetés, etc L'odeur Le bois dégage une odeur, particulière pour chaque espèce, plus ou moins accentuée, agréable ou désagréable, ayant tendance à diminuer, voire à disparaître, dans le temps. Elle peut réapparaître, dès que l'on procède à un nouvel usinage PROPRIETES MECANIQUES L'industrie, la construction moderne, n'utilisent pas le bois d'une façon empirique. Des calculs sont nécessaires pour déterminer les dimensions des pièces mises en œuvre. Des essais ont donc été nécessaires pour chiffrer les différentes résistances mécaniques de ce matériau hétérogène.

18 La compression Axiale (fig. 18) : le bois a une bonne résistance dans ce sens, mais la longueur de la pièce a une grande influence. Sous une charge importante, une pièce longue peut se cintrer (flambage), (fig. 19). Le flambage de la pièce peut être évité, par un renfort de part et d'autre (fig. 20). Figure 21 Figure 22 Figure 23 Figure 18 Figure 19 Figure 20 Transversale (fig. 21 ) : la résistance à l'écrasement dans le sens transversal est plus faible que celle dans le sens axial. Elle est plus forte dans le sens des rayons ligneux (sens radial) que dans le sens tangentiel La traction Axiale (fig. 22) : c'est le sens où le bois offre le maximum de résistance. Transversale (fig. 23) : elle permet de déterminer la résistance au fendage. L'effort de traction provoque le décollement des fibres. Pour certaines essences, la résistance au fendage est plus faible dans le sens radial (fig. 23) à cause des rayons ligneux importants qui diminuent, semble-t-il, l'adhérence des fibres. Figure La résilience ou flexion dynamique C'est la résistance au choc (fig. 25). Elle est maximale dans le sens radial Le cisaillement (fig. 24) Le cisaillement longitudinal permet de connaître la résistance au glissement des fibres La dureté C'est la résistance à la pénétration d'un corps dur (outil, vis, clou). La dureté du bois augmente lorsque son humidité diminue La flexion statique (fig. 26) L'essai consiste à charger lentement l'éprouvette en son milieu jusqu'à sa rupture. L'humidité diminue la résistance. L'essai de flexion statique permet de déterminer trois propriétés : Flexion : les bois sont qualifiés de flexibles, s'ils accusent une flèche importante, avant rupture.

19 11 Ténacité : lorsque la rupture n'intervient qu'après un lent et progressif décollement des fibres, les bois sont dits tenaces. Raideur : les bois sont considérés comme raides lorsque la flèche est peu importante au moment de la rupture L'endurance ou flexion alternée Une pièce qui subit alternativement des flexions répétées, en sens contraire (fig. 27), est soumise à la fatigue. Au bout d'un nombre d'alternances plus ou moins élevé, il y a rupture sans que la limite de résistance à la flexion statique soit atteinte. Figure TERMES EMPLOYES (d'après la norme française B ) Des termes complémentaires, relatifs au bois et à la scierie, sont donnés avec leur définition dans la liste suivante : STRUCTURE : ensemble des particularités d'organisation du bois. PLAN LIGNEUX : ensemble des caractères de structure du bois tenant à la nature, à la forme et au groupement des cellules constitutives. Ces caractères sont constants pour une essence déterminée. Figure 26 ESSENCE : ensemble des arbres ayant le même plan ligneux. Ils appartiennent normalement à une même espèce, quelquefois à plusieurs espèces voisines ou à des variétés d'une même espèce. FEUILLU : nom couramment donné aux arbres du groupe des dicotylédones, en raison de leurs feuilles plates à nervation ramifiée. Par extension, ce nom désigne également leur bois. RÉSINEUX : nom couramment donné aux arbres du groupe des conifères, en raison de la présence, chez un grand nombre d'entre eux, de cellules ou de canaux résinifères. Par extension, ce terme désigne également leur bois. DÉCROISSANCE : diminution des circonférences des sections d'un arbre (ou d'une grume) de la base au sommet. La décroissance métrique sur le diamètre est le nombre moyen de centimètres dont le diamètre diminue par mètre de longueur. Synonyme : défilement. LAVERUNE GRUME : opération qui consiste à scier une grume longitudinalement, près de sa périphérie, de manière à obtenir une surface plane, plus ou moins étendue, appelée «découvert». Figure 27 SCIAGE : opération consistant à façonner une pièce de bois avec une scie et nom générique des bois débités à la scie (les sciages).

20 12 DOSSE : partie de bois que l'on détache en lavant une grume. Une dosse présente une partie plane dressée à la scie, le reste de la surface étant formé par la périphérie de la grume. CONTREDOSSE : plateau situé contre la dosse, d'épaisseur généralement différente de celle des autres plateaux du plot. Bois AVIVÉS OU DÉLIGNÉS : bois aligné parallèle ne présentant que de vives arêtes, sauf tolérance de flaches prévues par les normes. FACES : les deux plus grandes surfaces planes d'une pièce de bois. RIVES : les deux plus petites des quatre faces d'une pièce de bois. FLACHE (féminin) : portion de la surface de la grume, subsistant sur un sciage. PLATEAU : bois brut de sciage possédant deux faces parallèles, raccordées par deux flaches ou par une rive et une flache. Un plateau avivé est un sciage avivé, de largeur supérieure à 225 mm et d'épaisseur supérieure à 55 mm. PLANCHE : sciage avivé dont le rapport des côtés est égal ou supérieur à 4 et d'épaisseur comprise entre 22 mm et 55 mm. LITEAU : sciage avivé de petite section rectangulaire comprise entre18 mm x 35 mm et 30 mm x 40 mm. LATTE : sciage avivé de petite section rectangulaire comprise entre 5 mm x 26 mm et 12 mm x 55 mm. CARRELET : sciage avivé dont la section est carrée ou sensiblement carrée. Le côté d'un carrelet est compris entre 15 mm et 50 mm. CHEVRON : sciage avivé dont la section est carrée ou sensiblement carrée. Le côté d'un chevron est compris entre 40 mm et 120 mm. POUTRE : grosse pièce de bois équarrie dont la section est carrée ou sensiblement carrée, de côtés supérieurs à 120 mm. LAMBOURDE : sciage avivé de section rectangulaire comprise entre 26 mm x 65 mm et 45 mm x 105 mm, destiné à supporter le parquet. FRISE : sciage avivé de section rectangulaire comprise entre 18 mm x 55 mm et 35 mm x 120 mm. BASTING : sciage avivé dont la section est comprise entre 55 mm x 155 mm et 65 mm x 185 mm. MADRIER : sciage avivé dont la section est comprise entre 75 mm x 205 mm et 105 mm x 225 mm. FEUILLET OU VOLIGE : sciage avivé dont le rapport des côtés est égal ou supérieur à 4 et d'épaisseur inférieure à 22 mm.

21 Chapitre II LE STOCKAGE ET LA PRÉPARATION DES GRUMES 1. PARCS A GRUMES Un stock de grumes est indispensable dans une scierie, quelle que soit l'importance de celle-ci. Il permet : de classer les billes, par essence et par dimensions, afin d'avoir des séries intéressantes pour l'usinage ; d'alimenter quotidiennement, d'une façon régulière, la scierie et d'avoir une réserve de dépannage utile dans les périodes où l'approvisionnement en grumes se fait mal, pour des causes mécaniques ou climatiques. La surface et la capacité de stockage des parcs à grumes varient suivant l'importance des scieries, la provenance et le nombre d'essences qu'elles traitent. Si l'on fait exception des très grosses installations citées ci-après, les scieries peuvent être classées en trois catégories : Les petites scieries dont la consommation annuelle est inférieure à m 3 de grumes. Les moyennes scieries avec une consommation annuelle comprise entre et m 3 de grumes. Les grosses scieries avec une consommation annuelle supérieure à m 3 de grumes. Ce n'est pas dans les scieries de bois tropicaux que l'on trouve les plus importantes consommations de grumes mais il existe, actuellement, de grosses unités dans le Sud-Est asiatique, dont la consommation annuelle peut dépasser m 3. Dans certains pays des régions tempérées, on trouve maintenant quelques très importantes scieries de résineux avec une consommation annuelle pouvant atteindre ou dépasser m 3 de grumes. Il faut noter que les scieries très importantes comportent souvent deux ou plusieurs lignes de sciage. De plus, elles travaillent fréquemment avec deux équipes et parfois en continu avec trois équipes. Le stockage des grumes se fait : 1.1. SUR UN PARC A TERRE C'est le type de parc le plus employé, son installation ne nécessitant pas de contraintes particulières. Il présente donc un certain nombre d'avantages mais aussi certains inconvénients, en particulier l'obligation d'utiliser du matériel de manutention assez onéreux et le fait que les grumes exposées au soleil peuvent, à la longue, subir des dégâts (gerces ou fentes). Pour pallier ce dernier inconvénient, il est possible d'asperger continuellement les billes au moyen d'un dispositif approprié DANS UN PARC A EAU Un bassin de flottage permet la manutention et le classement des grumes, même de fortes dimensions, sans le concours d'un engin puissant. Les essences denses ne peuvent pas y être stockées sauf si le bassin est de faible profondeur et si l'équipement comprend un radeau avec un système de griffage et de relevage pour déplacer les grumes. Pour utiliser ce procédé, il faut que la scierie soit située à proximité d'un cours d'eau. Le flottage donne aussi les avantages suivants : Maintenir le bois à un taux d'humidité élevé, ce qui facilite le sciage. Nettoyer les grumes qui, après le débardage, sont souvent recouvertes de terre et de graviers. Réduire considérablement l'activité des champignons et des insectes. Remarque : il semblerait, pour certaines essences, qu'un séjour de plusieurs mois dans un bassin atténue les tensions internes. Pour confirmer ce phénomène, qui aurait été remarqué sur des essences tendres et mi-dures, se gorgeant facilement d'eau, des observations avec mesures précises seraient nécessaires. Si l'on ne peut pas affirmer que le stockage des bois dans un bassin atténue les tensions internes, il est au moins certain que ces tensions n'augmentent pas comme cela se produit fréquemment sur les parcs à terre, la périphérie des grumes séchant beaucoup plus vite que le cœur.

22 14 2. MATERIEL DE MANUTENTION DES PARCS À GRUMES Parmi les outils portatifs manuels, on peut citer les tourne-billes (fig. 28), les leviers, les crics, les treuils Les cabestans (fig. 30) Ce sont des treuils à tambour vertical autour duquel on enroule, par friction, un câble. Celui-ci fait quelques tours sur le cylindre et l'extrémité qui se déroule est tenue ou très légèrement tirée par l'utilisateur. Pour les treuils et les cabestans, il est possible de placer des poulies de renvoi qui permettent une manutention plus variée des grumes. Ce matériel de traction est plutôt réservé aux petites scieries mais les treuils sont parfois utilisés dans des scieries importantes pour sortir, sur un plan incliné, les grumes d'un bassin de flottage. Figure 28 Pour les petites scieries ayant un sol dur et plat, il est facile de confectionner un petit triqueballe de chantier (fig. 29) à l'aide de roues à pneus de récupération. Ces petits engins, à fonctionnement manuel, permettent de déplacer facilement des grumes dont le diamètre n'excède pas 650 à 700 mm et dont le poids peut atteindre 700 à 800 kg MATÉRIEL DE TRACTION DES GRUMES Les treuils Ces appareils comportent un cylindre horizontal, appelé tambour, sur lequel un câble est attaché et s'enroule. Figure 30 Figure 29

23 LE MATERIEL DE LEVAGE ET DE TRANSPORT DES GRUMES Les blondins (fig. 31) Les blondins que l'on appelle aussi aérocâbles sont peu utilisés sur les parcs à grumes de scierie. Ils sont plutôt destinés à l'exploitation forestière en région montagneuse. Un blondin est constitué d'un câble porteur tendu entre deux pylônes solidement haubanés. Sur le câble évolue un chariot avec un crochet porte-charge. Un treuil à moteur, placé à une extrémité, permet à l'aide de câbles complémentaires de soulever la charge et de la déplacer longitudinalement. Le halage transversal est assez limité. Figure Les monorails (fig. 32) Comme avec les blondins, ce système soulève et déplace la charge longitudinalement mais avec plus de précision, car un chariot porteur d'un palan se déplace le long d'un fer profilé rigide. Si le blondin peut avoir une grande portée entre ses pylônes, le monorail, par contre, comprend des supports intermédiaires, de préférence en forme de V renversés. Ces supports, espacés généralement de 8 à10 m, peuvent être gênants pour la manœuvre des camions ou des billes. Pour faciliter le déplacement du chariot, le fer profilé sur lequel il circule ne doit pas comporter de courbe. Les monorails conviennent assez bien pour les petites scieries, car leur installation n'est pas très onéreuse et généralement, en plus des manutentions sur parc, ils servent à charger les grumes sur le chariot de la scie de tête. Il faut noter également que le palan d'un monorail a une précision et une douceur de fonctionnement qui conviennent bien aux chariots souvent légers des petites scieries. Figure 32

24 Les portiques roulants (fig. 33) Les portiques roulants se présentent comme des ponts métalliques qui enjambent le parc à grumes. Ils peuvent atteindre une portée de100 m. Ils se déplacent dans le sens longitudinal du parc sur un chemin de roulement fixé au sol. Un chariot, porteur d'un palan, circule sur le tablier du pont. Ce matériel permet de soulever les grumes et de les déplacer en travers et le long des parcs. Les portiques présentent l'inconvénient de se déplacer à une vitesse lente (0,50 à 1 m/s) mais il permettent un important stockage de grumes, grâce à la possibilité de couvrir une grande surface et aussi, de pouvoir gerber assez haut les bois. Figure Les ponts roulants (fig. 34) Comme les portiques, ils permettent de déplacer les charges dans les trois directions, mais leur portée maximale est faible (30 ou 40 m). Ils se déplacent sur un chemin de roulement aérien soutenu par des piliers, ce qui leur permet d'atteindre une vitesse plus élevée (2 m/s) que les portiques. Comme pour ces derniers, les ponts roulants permettent de gerber le bois assez haut mais leur capacité de stockage est moins importante à cause de leur portée plus faible. Figure 34

25 Les grues (fig. 35) Il existe plusieurs modèles de grues. Elles peuvent être tournantes avec emplacement fixe mais elles sont limitées à une action précise comme, par exemple, la sortie des grumes d'un bassin de flottage. Elles sont le plus souvent mobiles (sur rails, sur chenilles ou sur pneus). Les grues anciennes sont généralement équipées de flèches de longueur fixe avec inclinaison variable et elles ne fonctionnent qu'avec des câbles. Maintenant, les grues sont partiellement ou totalement hydrauliques avec des flèches télescopiques ou articulées. Figure Les chaînes transporteuses Lesengins motorisés sur pneus La manutention des grumes sur parc peut se faire à l'aide d'un chariot élévateur normal à fourche frontale (cf. fig. 273, p. 115) mais des engins spéciaux sont préférables, car ils permettent le gerbage des grumes. Il existe des modèles à fourche télescopique (fig. 36) mais on utilise surtout le chargeur frontal articulé à fourche à grumes avec pinces de serrage (fig. 37). Ces engins, à vide ou en charge, ont un déplacement rapide. Ils sont très maniables et conviennent parfaitement pour les parcs à grumes de grande surface, des scieries moyennes et importantes. Ils remplacent progressivement tous les autres moyens de manutention, en particulier pour les bois tropicaux dont les grumes sont souvent de gros diamètre. Ces chaînes déplacent les grumes dans le sens longitudinal. Certains maillons de la chaîne sont munis de traverses métalliques. L'ensemble circule sur un chemin de glissement. La vitesse de défilement est très variable suivant les installations. Ce matériel est employé surtout sur les parcs de grumes de petits et moyens diamètres, généralement de résineux. L'emplacement du chargement des billes sur les premières chaînes transporteuses installées se trouvait fréquemment au niveau du sol ou légèrement audessous. Ainsi, les billes étaient-elles aisément roulées sur la chaîne. Maintenant, les chaînes transporteuses sont couramment élevées d'au moins 2 m audessus du sol car elles servent souvent au triage des billes par diamètre ou par longueur, et celles-ci tombent de chaque côté de la chaîne à l'endroit qui leur est réservé. Ces chaînes comprennent généralement un poste de tronçonnage fixe avec parfois un système d'optimisation (cf. 6, p. 96) et une écorceuse.

26 Figure 36 Figure 37

27 ACCESSOIRES DE PRISE DES GRUMES Il existe différents systèmes qui permettent de prendre rapidement les grumes et de les tenir solidement pendant toute la manutention Les griffes (fig. 38) Elles sont autoserrantes et simples à réaliser. Il en existe de toutes les tailles et de toutes les forces Les pics à charger en bouts (fig. 39) Avec ce système, la charge est toujours équilibrée, mais il ne faut pas manutentionner des grumes dont la longueur est très variable, chaque paire d'élingues n'admettant pas une grande différence de longueur des bois. On constate également qu'avec les grumes de moyenne ou grande longueur, l'appareil de levage doit être de hauteur importante. Figure 38 Figure Les pinces (fig. 40), appelées aussi grappins Elles ont un serrage par vérin hydraulique et une rotation de 360. Elles permettent de prendre soit une seule grume de grand diamètre, soit une ou plusieurs de petit diamètre en une seule opération. Figure 40

28 20 3. CUBAGE DES GRUMES D ŒUVRE Le volume d'une grume s'exprime en mètres cubes, suivis de trois décimales (dm 3 ). Volume = Rayon x Rayon x 3,1416 x Longueur. Le volume d'une grume se calculant à partir du rayon moyen (demi-diamètre) voici trois méthodes permettant d'obtenir le diamètre moyen : Mesurer le diamètre au milieu de la grume à l'aide d'un compas forestier (sorte de grand pied à coulisse en bois). Cette méthode est utilisée pour les arbres de petit diamètre et bien cylindriques (petits résineux). Mesurer le diamètre en croix à chaque extrémité de la bille. La moyenne de ces quatre mesures donne le diamètre moyen. Mesurer la circonférence au milieu de la grume à l'aide d'un ruban souple gradué ou à défaut d'une ficelle non extensible. Cette méthode est la plus précise. Il faut néanmoins éviter de mesurer sur les bosses de la grume (nœuds, loupes, etc.). Dans le cas où il est impossible d'éviter certains défauts (cannelures, etc.), il est nécessaire de corriger approximativement la circonférence. La circonférence et le diamètre des grumes se mesurent au centimètre près. Avant l'apparition des calculatrices de poche, et pour éviter les calculs trop longs, on avait recours à des barèmes de cubage qui donnaient le volume d'après la circonférence ou le diamètre, et la longueur des grumes. La longueur des grumes s'exprime en mètres. Elle se mesure sur la surface de la grume, à l'aide d'un mètre à pointes. Elle doit correspondre à la plus courte distance qui sépare les deux sections extrêmes de la grume. En général, on ne tient pas compte des fractions de décimètre. Dans certains cas, la circonférence ou le diamètre moyen des grumes peuvent être pris : sous écorce (grume écorcée) ou sous aubier (aubier éliminé). Dans les scieries automatisées utilisant un système d'optimisation, le cubage des grumes peut faire partie des opérations effectuées par l'ordinateur (cf. 6, p. 96). 4. TRONÇONNAGE DES GRUMES Le tronçonnage des grumes est une opération importante pour le rendement matière d'une scierie. Le marquage des découpes doit donc être fait avec compétence et l'on doit tenir compte : de la forme et des défauts de la grume, ainsi que de sa longueur totale utilisable, des longueurs habituelles dans le commerce des sciages ou des longueurs pour une commande spéciale, parfois de la capacité de la scie de tête ou autres installations de la scierie, pour le tronçonnage en forêt, de la capacité du moyen de transport des grumes. Pour tronçonner dans de bonnes conditions à la scierie, il faut placer la grume sur des cales de bois, comme l'indique le croquis (fig. 41). Avantages de cette méthode : l'outil ne se coince pas dans le trait de scie et il est facile à dégager quand la coupe est terminée, les arêtes tranchantes n'entrent pas en contact avec le sol en fin de coupe. Le tronçonnage des grumes peut se faire : manuellement à l'aide d'une scie passe-partout, mécaniquement; trois types de machines sont en usage : les machines portatives (à chaîne) ; les machines mobiles (à chaîne ou à lame de scie alternative), qui sont fixées sur un wagonnet ou un chariot et ont, en général, une grande longueur de coupe ; les machines fixes (à chaîne ou à lame de scie circulaire) ; les grumes à tronçonner sont déplacées longitudinalement à l'aide d'un convoyeur à chaîne ou à rouleaux. Maintenant, ces installations comprennent souvent un système d'optimisation du tronçonnage (cf. 6, p. 96). Figure 41

29 21 5. ÉCORÇAGE DES GRUMES Lorsque l'écorce est desséchée et peu adhérente, il est nécessaire de l'enlever afin d'éviter à cette écorce de se détacher au cours du sciage. Les éléments d'écorce qui se détachent ainsi encombrent vite les machines et le sol de l'atelier mais elles peuvent également détériorer certains mécanismes. Ce modèle, assez ancien, ne convient pas à tous les genres de bois et d ecorces. Il nécessite, de plus, beaucoup de manutention. L'écorçage se pratique également sur les billes dont l'écorce est en bon état et très adhérente. Dans ce cas, il a pour but de : Préserver la durée de coupe des lames de scies, surtout pour les grumes qui ont été traînées sur une grande distance au débardage. Permettre la vente des dosses et des délignures aux papeteries et aux fabricants de panneaux de fibres ou de particules. Empêcher l'attaque de certains insectes. En effet, l'écorçage des billes qui séjournent en forêt ou sur le parc en scierie provoque une dessiccation des couches externes du bois et la mort des champignons dont se nourrissent les larves de certains insectes. L'écorçage manuel se fait avec une hache (fig. 42) ou un écorçoir (spatule en acier, terminée par un manche), fig. 43. Figure 44 Les écorceuses à rotor circulaire (fig. 45). C'est le modèle qui exécute l'écorçage le plus rapide. La grume passe dans le rotor et la vitesse de défilement est très variable mais elle peut atteindre, et même dépasser, dans certains cas, 50 m à la minute. Ce type de machines est surtout destiné aux bois assez droits et assez cylindriques (genre résineux). Il est bien adapté aux petits et moyens diamètres, mais certaines machines acceptent des grumes dont le diamètre atteint ou dépasse légèrement 1 m. Figure 42 Figure 43 Les scieries pratiquent maintenant, de plus en plus, l'écorçage mécanique pour lequel il existe plusieurs types de machines : Les écorceuses portatives, électriques ou pneumatiques, avec un couteau animé d'un mouvement de va-et-vient. Il existe aussi des dispositifs portatifs à fraises ; ces machines ont un faible rendement et sont peu utilisées. Les écorceuses avec un couteau tiré par un câble (fig. 44), qui s'enroule sur un treuil. Figure 45 Les écorceuses à fraises (fig. 46). Ce modèle convient à tous les bois et, plus particulièrement, pour les grumes malformées (courbes, cannelures, nœuds, etc.) ou de gros diamètre, comme plusieurs essences tropicales. L'écorçage avec ce procédé est nettement moins rapide qu'avec le système à rotor annulaire.

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