Le filage des métaux : procédés, histoire et applications du tréfilage

Principes du tréfilage

Le tréfilage est un procédé de travail des métaux qui réduit le diamètre d'un fil en le tirant à travers une filière calibrée. Généralement réalisé à température ambiante, il se distingue de l'extrusion où le matériau est poussé. Si l'application la plus connue est le câblage électrique et de communication, le fil tréfilé sert aussi à fabriquer trombones, ressorts, rayons de pneus et fils musicaux (violon, violoncelle, etc.).

Origines historiques

À l'origine, le fil était obtenu en martelant des métaux précieux (or, argent) en feuilles très fines, puis en découpant de fines lanières retravaillées jusqu'à l'obtention de fils pour bijoux ou tissus. Des preuves archéologiques attestent qu'au IVe siècle av. J.-C., des métallurgistes expérimentaient le tréfilage avec des filières rudimentaires actionnées manuellement.

Évolution technique jusqu'au XIXe siècle

Jusqu'au milieu du XIXe siècle, le procédé s'est perfectionné : développement de techniques variées, utilisation de la machine à vapeur pour motoriser le tirage, lubrification du fil pour réduire l'énergie nécessaire et améliorer marginalement la qualité. Cependant, la qualité restait limitée par celle du métal de base. Les métaux d'impureté et de malléabilité variables cassaient fréquemment, nécessitant des épissures fastidieuses qui dégradaient la qualité — problème critique pour le télégraphe. Cette médiocrité allongeait les délais et renchérissait le fil.

Révolution du procédé Bessemer

L'invention du procédé Bessemer à la fin des années 1850, produisant un métal d'homogénéité constante, a permis d'obtenir un fil de qualité stable et élevée. Le métal coulé en lingots (brames) est légèrement refroidi puis transformé en fil dans un laminoir à chaud, profitant de la chaleur résiduelle. On obtient ainsi de grosses bobines de fil épais (150 à 300 livres / 68 à 136 kg) appelées « fil machine ».

Procédé moderne de tréfilage

Après nettoyage des impuretés superficielles, l'extrémité du fil machine est effilée pour entrer dans la filière, elle-même conique avec une entrée adaptée au fil machine et un rétrécissement jusqu'à 40 % sur sa longueur. L'extrémité est saisie fermement et tirée, réduisant le diamètre. Le fil fin est généralement enroulé sur un tambour, ou peut passer dans une filière plus étroite pour un affinage supplémentaire. Un fil épais peut être réduit de 40 % en un passage ; un fil fin de 15 à 25 %.

Fabrication de fils très fins et traitements complémentaires

Pour les fils très fins (câbles téléphoniques, câbles électriques multibrins), le fil passe à travers une série de filières de plus en plus étroites. Selon l'usage final, des traitements complémentaires s'appliquent : le recuit (chauffage contrôlé) pour obtenir souplesse et flexibilité ; la galvanisation (revêtement de zinc) pour l'antirouille sur fils épais destinés aux clous ; les deux pour le fil de clôture (fil barbelé).