Chaudière.

Construire une locomotive Kerr-Stuart Brazil Class 0-4-2ST écartement O/G par Keith Bucklitch

La Chaudière

1. Outils.

Avant de commencer la chaudière vous aurez besoin de :

Un chalumeau. - La plupart des magasins de bricolage en ont. Celui dont vous avez besoin aura une buse de ~2cm de diamètre. Prenez de préférence celui qui s'adapte sur les bouteilles de 13 kg si vous avez la place. Sinon achetez plusieurs cartouches de mélange butane/propane.
De la brasure argent - Disponible en baguettes de 1.5mm. Achetez-en au moins 5 si c'est votre première chaudière.
Du Flux - un flux spécial est nécessaire pour la brasure argent. Vous le trouverez au même endroit que la brasure argent. Il souvant associé a une marque ne croisez donc pas les produits. C'est une poudre, mélangée à de l'eau en une pâte crémeuse. On la "peint" sur les parties à assembler.
Des Cristaux d'acide citrique - utilisés pour nettoyer vos pièces après soudure. Achetez en un sac de 500 grammes et diluez dans l'équivalent de 2 galons d'eau. L'acide citrique est plus sur (et facile à se procurer) que l'acide sulfurique et fonctionne aussi bien, bien que vous deviez laisser les pièces tremper un peu plus longtemps. En France ce n'est pas evident le contraire est plus vrai
Des briques réfractaires - Chez les marchands de matériaux. Prenez en 5 pour faire un foyer, plutôt un four, de soudure. Placez les en forme de boite ouverte de telle sorte qu'elles reflètent la chaleur vers votre chaudière, ou les pièces à braser.
De la matière pour les formes (matrices). Elles peuvent être en acier, plastique... L'épaisseur de cette plaque devra être de 6 à 10mm.
Des pinces pour manipuler la chaudière chaude. J'ai trouvé des pinces pour barbecue qui font parfaitement l'affaire.

2. Bagues buses et manchons de chaudière

Avant de commencer à travailler sur la chaudière, préparez toutes les bagues dont vous aurez besoin.

Ces pièces peuvent être tournées en bronze ou acier. NE PAS UTILISER DE LAITON pour ces pièces. Les travaux de tournage pour ces pièces sont simples, et par conséquent non décrits ici. Vous aurez besoin d'une bague avec un filetage 6x100 pour la soupape de sécurité, 4 bagues 6x100 ou 6x75 pour le régulateur, le bruleur, la jauge à eau et le clapet anti-retour et un raccord mâle pour le manomètre. Vous pouvez en même temps préparer les prises de vapeur et d'eau. Lorsque vous serez prêts à tester la chaudière,les raccords seront déjà à portée de main. Vous pouvez aussi préparer la tourelle pour l'adaptation supérieure de la jauge à eau.

3. Corps de chaudière.

Le corps de la chaudière est fait en tube de cuivre de 42mm de diamètre. C'est un diamètre standard pour le chauffage, demandez donc à un chauffagiste sympathique de vous repasser quelques chutes, on en trouve aussi chez tous les bricol-tout en 1 m de long. L'épaisseur de la paroi est ~1 mm. Les tubes de fumée sont en cuivre, de 8 mm et 12 mm de diamètre. (En alternative, vous pouvez utiliser deux morceaux de tube de 12x14 mm, c'est en effet la surface de passage qui compte.) Une longueur de tube de 3 mm est utilisée pour le souffleur. Vous aurez aussi besoin de feuilles de cuivre de 1.5 mm pour les plaques d'extrémité.

Coupez un morceau de tube de 42mm sur une longueur de 157mm. Pour avoir un tracé (et une coupe) bien perpendiculaire au tube, rouler celui-ci dans une feuille de papier dont les bords se superposent après un tour, et tracer. Couper le mieux que vous pourrez en suivant cette ligne. Enlevez les bavures à l'intérieur du cylindre. Tracez une circonférence à 3mm d'une extrémité. Ce sera l'avant de votre chaudière. Faites de même à 40mm à l'autre extrémité ce sera l'extrémité " ref foyer". Placez une cornière sur la longueur de la chaudière et tracez un trait sur toute cette longueur. C'est le DESSUS de votre chaudière. Tous vos autres tracés devront être basés cette référence. A 29mm en partant du côté foyer sur cette ligne, percez un trou de 12mm passage de vapeur. Tracez deux lignes longitudinales à 90° sur les cotés, de part et d'autre de votre référence en partant de ''ref foyer'' a l'extrèmité coté foyer. Tracez de même une ligne à 180° en dessous. Coupez le tuyau sur cette dernière jusqu'au 1er marquage, ainsi que sur la circonférence "foyer" jusqu'aux lignes à 90°. Dépliez alors les panneaux ainsi créés pour faire les parois du foyer. Enlevez copeaux et bavures aux emplacements des soudures, avec du papier de verre, pour nettoyer finement le cuivre. Plus tard il sera nécessaire de limer cette extrémité pour former une languette s'insérant dans le retour. En termes clairs on ouvre la longueur du foyer, et on redresse les oreilles verticalement pour avoir les flans du foyer

4. Plaque avant de chaudière.

Fabriquez une forme tournée à 37mm de diamètre. Tombez légèrement le bord sur l'une des faces. Le cuivre sera formé sur cette face. Marquez les positions des différents trous situés dans la plaque de fermeture du foyer et percez à 1.5mm. Vous pourrez alors utiliser votre forme plus tard, comme gabarit de percage. Coupez un disque de 50mm de diamètre dans du cuivre de 1.5mm et placez votre forme au centre. Serrez l'ensemble dans un étau et rabattez le cuivre sur la forme à l'aide d'un maillet sur toute la périphérie du disque. Pendant que vous travaillez, le cuivre va durcir, et les coups de maillet vont commencer à "sonner". C'est le moment de recuire le cuivre. Retirez de la forme, mettez le cuivre sur une brique réfractaire et chauffez jusqu'au rouge. Plongez dans l'eau, vous trouverez alors que le cuivre est de nouveau malléable. Replacez-le sur la forme, martelez et recuisez chaque fois que cela est nécessaire. Lorsque le cuivre est formé, essayez de le placer dans le cylindre. Avec de la chance votre calotte devrait passer "un peu dur". Préservez cet ajustement sinon vous ne pourrez pas remplir avec la brasure. Si cette calotte refuse de rentrer, serrez la dans le mandrin du tour (mors par l'intérieur) et tournez légèrement jusqu'à ce qu'elle rentre dans le corps de chaudière. Utilisez une vitesse lente, le dos de l'outil, et lubrifiez le cuivre à l'eau, appliquée au pinceau. Attention à ne pas enfoncer l'outil dans la pièce. Lorsque la pièce est ajustée, replacez la sur la forme et percez les trous pour les tubes. Repercez progessivement jusqu'au diamètre souhaité. Enfin, nettoyer les bavures et copeaux partout où la soudure devra être appliquée.

5. Plaque chaudière arrière/retour.

Fabriquez la plaque coté foyer dans du cuivre de 1.5mm. Coupez à la taille et tracez la position des tubes, bagues et les lignes de pliage. Une lumière est percée, pour accueillir une languette de la chaudière, dans le but de renforcer structurellement cet endroit. Percez les trous pour les bagues et les tuyaux. Pliez à la forme et essayez de rentrer la pièce dans le cylindre. Limez proprement jusqu'à ce que la plaque arrière s'ajuste "serré". La partie arrière de la chaudière doit maintenant être limée pour former la languette qui s'adapte dans l'emplacement ménagé dans le retour. Le retour viendra butter contre l'extrémité de la chaudière. Coupez le renfort et pliez. Couper des longueurs des tubes de fumée et vérifier qu'ils s'adaptent aux plaques. Il ne devrait pas y avoir beaucoup de jeu. Idéalement les tubes devraient être forcés en pivotant pour rentrer dans les plaques, et qu'ils restent en place sans tomber pendant la soudure. Couper la partie arrière des tubes en biais avant de souder !!!.

6. Le renfort

Nettoyer la surface inférieure du renfort et le dessus du ciel de foyer (la partie horizontale du retour) avec une brosse, riveter le renfort sur la partie horizontale du retour avec deux rivets cuivre de 1.5mm. Enduire les jointures de flux et placer l'ensemble sur les briques. Placez le pot de flux à proximité mais à l'écart de la flamme. Chauffez doucement jusqu'à ce que l'eau s'évapore. Chauffez plus, jusqu'au rouge. Lorsque c'est assez chaud, passez la soudure dans la flamme pour la chauffer, plongez la dans le flux et mettez la en contact sur la jointure. Si elle est suffisemment chaude, la soudure fond sur la jointure. Continuer à chauffer jusqu'à ce que la soudure soit allée sous le renfort et autour des rivets. Plonger dans l'acide et nettoyer. S'assurer de la présence d'un congé de soudure autour des rivets. Après avoir soudé le renfort en place, nettoyez la chaudière, assemblez le retour et la chaudière, enduisez les jointures de flux et placez l'ensemble dans les briques. Chauffez doucement le corps de chaudière jusqu'à ce que l'eau du flux soit évaporée. Augmentez la température et chauffez l'ensemble de la jointure. Concentrez maintenant la chauffe en un point. Quand le métal rougit, passez brièvement la soudure dans la flamme, plongez la dans le flux et appliquez la sur les pièces à souder. Si le métal est assez chaud, la soudure va se répartir dans toute la jointure. (Le problème le plus souvent rencontré chez les débutants : ne pas chauffer suffisamment le métal). Déplacez doucement la flamme sur la jointure et la soudure va suivre tant est que le métal sera suffisamment chaud. Rajoutez de la soudure de temps en temps, mais pas trop. Le but est de remplir la jointure, pas de couvrir la surface. (La chaudière sera éprouvée, pas Hall-Marked! c'est pas de l'orfèvrerie) Si vous êtes passés partout sur le raccord, il devrait y avoir un congé de brasure argent autour de celui-ci. Répéter l'opération pour la languette. Laissez refroidir jusqu'au noir et plongez la chaudière dans l'acide. Laissez 5 minutes et examinez les soudures. Il devrait y avoir une fine ligne de brasure le long des jointures. Si vous avez des manques, il faudra y faire attention lors de la prochaine chauffe. Les gros trous devront être remplis à l'aide de petits éclats de cuivre, ou en martelant le cuivre autour. Le métal devrait être bien recuit et donc être malléable pour cette opération. Bien sur, trop d'énergie dans le martelage ne manquera pas de créer une bosse quelque part ailleurs aussi soyez prudents.

7. Nettoyez les trous des plaques avant et arrière de la chaudière. Coupez les tubes de fumée à la longueur. Notez que ceux-ci sont en biseau du coté foyer. Nettoyez les extrèmités au papier de verre et insérez les dans la plaque du foyer. Placez la plaque avant dans la chaudière et placez-y les tubes à feux. Insérez le tube pour le souffleur. (Repérez avec un feutre les soudures suspectes de la fois précédente.) Insérez les bagues de la chaudière à leurs places respectives. Enduire TOUTES les jointures de flux. Mettez la chaudière debout sur sa face avant et chauffez comme précédemment. Lorsque c'est assez chaud, appliquez la soudure autour des jointures des tubes. Retournez la chaudière bout pour bout, chauffez la plaque avant et la chaudière, et appliquez la soudure à nouveau. Assurez vous d'avoir soudé sur tout le tour les tubes sur la plaque. Plongez dans l'acide puis examinez comme précédemment.

8. Fabriquez le couvercle (dessin non montré) pour le réservoir de vapeur dans un morceau de tube de 42mm et le croissant frontal dans du cuivre 1.5mm. Ajustez proprement le couvercle et le croissant à la chaudière. Nettoyez à nouveau autour des raccords, insérez les différentes bagues (Y compris celles pour la jauge à eau (2)), mettez du flux et chauffez comme précédemment. (NB. Attention à mesurer la positions des bagues de la jauge à eau pour que celles-ci soient alignées) Plonger à nouveau dans l'acide et examiner.

9. Mise en eau et test de la chaudière.

Maintenant il faut tester la chaudière. Vous aurez besoins de raccords "bouchons" pour monter sur toutes les bagues de la chaudière. Enrouler une bande de téflon sur leurs filetages et visez les dans leurs logements. Avant de faire un test en eau, je fais habituellement un test à l'air pour détecter les plus grosses fuites. Avec toutes les bagues bouchées, placez la chaudière remplie d'air dans un seau d'eau très chaude. Observez la présence (ou l'absence de bulles au niveau des soudures). S'il y en a (ce qui est habituel) marquez la/les positions avec un feutre. Grattez et nettoyez le métal autour de ces fuites. Parfois l'origine tient dans des impuretés au niveau de la soudure, parfois dans un chauffage insuffisant. Videz la chaudière ce n'est pas encore le moment de l'utiliser. Mettez du flux sur toutes les soudures, chauffez à nouveau et mettez de la brasure à l'emplacement des fuites. Après trempage dans le bac d'acide et la vidange de la chaudière, répétez le test de l'eau chaude. Si il n'y a plus de fuites détectables, nous pouvons passer au second test, "en eau".

Pour tester votre chaudière vous aurez besoin d'un grand manomètre, précis et d'une pompe à eau manuelle pour injecter de l'eau à l'intérieur de la chaudière. Connectez l'ensemble à votre chaudière. Remplissez votre chaudière d'eau jusqu'à ce que tout l'air soit chassé. Bouchez le dernier trou. Pompez doucement de l'eau dans la chaudière et observez attentivement le manomètre. Commencez par monter la pression jusqu'à 3 kg. Inspectez la chaudière à la recherche de fuites. Vous en trouverez probablement au niveau de vos raccords. Rajoutez du téflon et refermez. Remettez à nouveau sous pression. La pression de la soupape de sécurité sera de 4kg. Donc, en théorie, la chaudière n'a besoin d'être éprouvée que jusqu'à 4 kg. Quoi qu'il en soit, je teste toujours mes chaudières jusqu'à 8 kg pour être plus sur. Montez doucement la pression jusqu'à 8 kg. Examinez la chaudière attentivement. Si la pression tombe doucement c'est probablement votre pompe qui est fuiteuse. Pompez à nouveau pour maintenir la pression. Maintenez la pression 5 minutes et observez, plus spécialement dans le foyer et le retour. Si vous ne trouvez pas de fuites vous êtes assuré que votre chaudière est sure. Notez la date et la pression de test pour pouvoir refaire le test dans 2 ans (Note du traducteur sur ce point : Cf la réglementation européenne récemment éditée sur le site de René DEGRANGE du CAVV de Portes-les-Valence : Le Train-train, rubrique magazine.). Le mieux est d'emmener votre chaudière lors d'une rencontre vaporiste où il vous sera delivré un certificat officiel. (Idem si vous vous joignez à une association ou un club vaporiste.)

La suite - Le foyer.

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