Cisaille à tôle

Une cisaille à tôle coupe la tôle et la plaque entre deux lames d'acier trempé qui glissent l'une contre l'autre avec un jeu très faible. Dans la cisaille guillotine, une longue lame droite, légèrement inclinée, descend dans des glissières devant une lame fixe et tranche toute la largeur d'une feuille. Les cisailles du métallier figurent parmi les outils d'un atelier au début du XIIe siècle, et des cisailles mécaniques mues par la vapeur sont construites dans les ateliers britanniques dans la première moitié du XIXe siècle. Le 31 janvier 1843, George Thorneycroft, de Wolverhampton, obtient un brevet pour une cisaille à larges tôles de fer dont la lame supérieure inclinée, mue par des excentriques, descend dans des glissières droites.

Ce que c’est

Une cisaille à tôle coupe une feuille ou une plaque de métal selon une ligne droite, entre deux lames. Les lames se croisent face contre face avec un très faible jeu, comme les deux branches d’une paire de ciseaux, et ne se rencontrent pas tranchant contre tranchant comme un burin sur une enclume. La cisaille à main coupe la tôle mince avec la force d’une main. La cisaille d’établi, fixée à un établi ou à un billot, se manœuvre par un long levier. Les cisailles mécaniques, mues par une manivelle tournée à la main, par une machine à vapeur, puis par des moteurs électriques et des vérins hydrauliques, coupent les plaques de fer et d’acier.

La cisaille guillotine coupe toute la largeur d’une feuille d’un seul coup. Une longue lame inférieure est fixée à l’horizontale le long du bord de la table. La lame supérieure est boulonnée sur une lourde traverse qui monte et descend dans des glissières ménagées dans les deux bâtis latéraux, si bien qu’elle ne peut se déplacer qu’en ligne droite devant la lame inférieure. Sur la cisaille pour larges tôles de fer que George Thorneycroft fait breveter le 31 janvier 1843, telle que la décrit Charles Holtzapffel en 1846, un arbre placé au-dessus de la traverse porte trois excentriques, un à chaque bout et un au milieu, reliés à la traverse par trois bielles. Chaque tour de l’arbre abaisse la traverse pour une coupe puis la remonte.

Comment ça marche

En descendant, la lame supérieure presse la tôle contre l’arête de la lame inférieure. Le métal fléchit d’abord un peu et s’arrondit le long du bord supérieur. Les lames y pénètrent ensuite des deux côtés et le métal est cisaillé : il glisse sur lui-même dans une mince zone entre les deux arêtes. Avant que les lames ne l’aient traversé, des fissures partent des deux arêtes et s’avancent dans le métal ; quand elles se rejoignent, la bande tombe.

Un bord cisaillé : l’arrondi, la bande lisse frottée par la lame, la bande arrachée et la bavure.

Un bord cisaillé montre ces étapes les unes au-dessus des autres. En haut l’arrondi, au-dessous une bande lisse et brillante où la lame a frotté le métal, puis une bande rugueuse où le métal s’est arraché, et en bas une petite bavure tranchante. L’écart entre les lames, le jeu, décide de la forme de ce bord. C’est une petite fraction de l’épaisseur de la tôle, plus grande pour un métal plus dur et plus épais. Un jeu trop grand arrondit et déforme le bord et augmente la bavure ; un jeu trop faible fait que les fissures se manquent et laisse une double coupe.

La lame supérieure d’une guillotine est légèrement inclinée par rapport à la lame inférieure : elle entre dans la tôle par un bout et la coupe court le long de la lame, comme entre les branches d’une paire de ciseaux. À chaque instant, seule une courte longueur de métal est coupée, ce qui demande bien moins de force que de trancher toute la longueur à la fois. Une inclinaison plus forte réduit l’effort, mais la pièce coupée se cintre et se vrille davantage, et l’on garde donc une faible inclinaison. Comme la traverse se déplace dans des glissières droites, les lames gardent le même faible jeu d’un bout à l’autre de la coupe.

Comment faire

Cet exercice consiste à couper des bandes dans une tôle d’aluminium tendre avec une cisaille à main, puis à observer le bord. Il faut une cisaille à tôle à lames droites, une feuille d’aluminium tendre d’environ 0,5 mm, vendue pour les bandes de solin ou le modélisme, un réglet d’acier, un feutre, une lime plate fine, une loupe, une vieille paire de ciseaux à papier montés sur vis, une feuille de papier, des gants anticoupure et des lunettes de protection.

La cisaille suit le trait ; la bande étroite s’enroule sous les lames tandis que la feuille reste plane.

Tracez au feutre un trait à 2 cm d’un bord de l’aluminium. Mettez les gants et les lunettes. Tenez la feuille à plat sur l’établi, la bande étroite dépassant du bord. Ouvrez grand la cisaille et engagez le trait au fond des mâchoires, près de l’axe, là où la force est la plus grande. Fermez les lames sans laisser les pointes se rejoindre, rouvrez, avancez et coupez de nouveau, pour que la coupe se poursuive sans petits gradins. La bande étroite s’enroule vers le bas, la grande feuille reste plane. Regardez le bord à la loupe : vous devez voir l’arrondi, une bande brillante et une bande arrachée plus terne, et sentir une bavure d’un côté. Enlevez-la de quelques passes de lime le long du bord.

Pour voir l’effet du jeu, desserrez d’un tour la vis des vieux ciseaux et coupez le papier. Là où les lames s’écartent, le papier se plie entre elles au lieu d’être coupé. Resserrez la vis et la coupe redevient nette.

Sécurité. Les bords d’aluminium fraîchement coupés et leurs bavures coupent comme un couteau : portez les gants, limez chaque bord que vous manipulerez et ramassez aussitôt les chutes.

Histoire et évolution

Les cisailles faites pour couper le métal sont rares parmi les trouvailles anciennes. Flinders Petrie, qui recensait en 1917 les outils de l’Antiquité, ne connaissait qu’une seule paire romaine de cisailles à deux mains pour le métal, trouvée à Mayence, et une anglo-saxonne. Dans son traité des arts écrit au début du XIIe siècle, le moine Théophile énumère les outils d’un atelier de métallier. Parmi les nombreuses pinces et tenailles figurent des cisailles à couper, grandes et petites, faites de deux pièces assemblées par un rivet.

Une poinçonneuse-cisaille : un seul coulisseau, mû par un excentrique, perce les trous en bas et cisaille la tôle en haut.

Les machines prennent le relais dans les ateliers de construction mécanique du début du XIXe siècle. Charles Holtzapffel, dans son manuel de 1846, écrit que les premières cisailles mécaniques n’étaient guère que des cisailles d’établi agrandies : un lourd levier sur un pivot, avec une lame près du pivot, levé et abaissé par un excentrique ou une came qu’entraînait la machine à vapeur. Richard Roberts, de Manchester, qui avait appris le métier chez Henry Maudslay à Londres, construit de telles machines pour les chaudronniers, qui devaient cisailler des tôles de fer et y percer des rangées de trous de rivets. Il change l’angle des lames pour que la tôle ne glisse plus hors de leur prise, puis construit une machine compacte où un même coulisseau, mû par un excentrique, porte un poinçon en bas et une lame de cisaille en haut. Les lames s’y rapprochent en ligne droite et non plus selon un arc. Holtzapffel note que ces lames étaient biseautées sur leur longueur pour attaquer la coupe par un bord, ce qui empêchait la pièce de s’échapper et la recourbait très peu. Le 31 janvier 1843, George Thorneycroft, de Wolverhampton, fait breveter une machine qui étend cette coupe rectiligne à toute la largeur d’une feuille grâce à une longue lame supérieure guidée dans des glissières. Une revue technique allemande en publie la description la même année, et Holtzapffel la décrit dans son manuel. Les cisailles guillotines pour tôle d’acier sont aujourd’hui mues par des moteurs électriques ou par des vérins hydrauliques.