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Le choix du disque de coupe pour un tunnelier (TBM) en roche dure repose avant tout sur la dureté et l'abrasivité du massif rocheux, ainsi que sur les objectifs d'avancement et de coût d'exploitation. En pratique, les disques à inserts en carbure de tungstène sont souvent recommandés pour les roches très abrasives (quartzites, granites), tandis que les disques en acier allié trempé conviennent aux roches moins agressives. Une sélection adaptée permet de réduire l'usure des outils, d'éviter les arrêts fréquents et d'optimiser le rendement global du tunnelier.
Résistance à la compression uniaxiale (UCS) : au‑delà de 150 MPa, privilégiez des disques à profil renforcé et des alliages haute ténacité.
Indice d'abrasivité Cerchar (CAI) : pour un CAI > 4, les inserts en carbure de tungstène (WC) sont quasi indispensables pour limiter l'usure prématurée de la bague.
Diamètre du disque : les disques de 17″ ou 19″ (432 mm / 483 mm) sont standards dans le creusement en roche dure ; les 20″ (508 mm) offrent une meilleure capacité de pénétration mais requièrent une puissance de poussée supérieure.
Profil de la bague : une forme arrondie (constant cross section) réduit le risque d'écaillage ; un profil en V (V‑shape) améliore la pénétration dans les roches fissurées.
Type de palier : les roulements coniques à rouleaux sont robustes pour les hautes charges ; les paliers lisses (friction) conviennent mieux aux faibles vitesses de rotation.
| Matériau | Résistance à l'usure | Ténacité | Coût relatif | Roches recommandées |
|---|---|---|---|---|
| Acier allié trempé (H13/4140) | Moyenne | Élevée | Faible | Calcaire, grès tendre, schiste |
| Acier + inserts en carbure de tungstène | Très élevée | Moyenne | Moyen | Granite, quartzite, basalte |
| Bague en acier rapide (HSS) frittée | Élevée | Moyenne | Élevé | Roches très abrasives (UCS > 200 MPa) |
| Disque tout carbure massif | Excellente | Faible (fragile) | Très élevé | Roches homogènes, faible fracturation |
Surveillez régulièrement l'usure de la bague : remplacez avant que l'épaisseur n'atteigne la moitié de la hauteur d'origine.
Adaptez la pression de poussée au type de roche : une force excessive accélère l'écaillage, une force insuffisante réduit la pénétration.
Utilisez un système de lubrification centralisé pour les roulements, surtout en présence de fines abrasives.
Stockez les disques dans un endroit sec et à l'abri des chocs thermiques pour préserver les propriétés métallurgiques.
En résumé, la sélection du disque de coupe en roche dure ne se résume pas à un seul paramètre. Elle doit tenir compte de l'ensemble des conditions géologiques, des performances mécaniques du tunnelier et des contraintes économiques du projet. Un partenariat avec un fabricant de pièces détachées expérimenté permet d'accéder à des solutions sur mesure (géométrie, alliage, traitement thermique) qui maximisent la productivité et minimisent les arrêts de chantier.