Moulages bronze XVIII°

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En Espagne, on trouve assez souvent ce type de moulage.
Un peu en arrière des anses des inclusions en fer sont laissées apparentes telles quelles. Parfois même des marques d’outil montrent qu’on avait voulu les « arranger ». (comme sur la photo)
Contrairement à ces exemples, c’est plus rare en France.
Les méthodes de moulage n’étaient pourtant pas foncièrement différentes.
Alors pourquoi ?


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Je ne vois pas la raison de telles inclusions en fer, sauf si c'étaient des tiges destinées à maintenir le noyau au milieu. Il me semble qu'on ne faisait pas ça chez nous (ou pas beaucoup), du moins pour les canons ; mais sans ça, le noyau peut fléchir et l'alésage n'est jamais parfaitement centré...
La coulée à noyau s'est finalement avérée peu satisfaisante et ne fut conservée que pour les mortiers (noyaux gros et courts). Les pièces du système 1732 n'étaient d'ailleurs pas toujours coulées à noyau (celles de 16 qui furent transformées en 138 De Reffye avaient été coulées pleines et forées ensuite).

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Nous sommes bien d'accord.
Le cas de l'Espagne telle que je l'avais vue paraît quand même un peu particulier.
Avant de détailler plus avant, je rassemble mes arguments .
Donc à bientôt.
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Même interprétation.
Oui, le moulage sur ce genre de noyau très long oblige à le supporter, car il est mal guidé, et les poussées dues au métal sont énormes. Les appuis sont ces fers s’appuyant dans le moule. Les fondeurs contemporains doivent évidemment toujours supporter leurs noyaux difficiles.  Ils sont simplement plus discrets.
On ne peut pas compter sur les symétries géométriques pour espérer un équilibre des forces et s’en passer. Le noyau présente l’intérêt fondamental de faciliter l’obtention d’une une pièce saine. Mais ses inconvénients invitent à vérifier s’il ne serait pas possible de l’éviter. Le bronze donne heureusement des moulages relativement « tolérants », ce que les Keller avaient effectivement pu démontrer en forant directement dans le plein.
Commençons en France tel que l’Encyclopédie de Diderot nous le décrivait. (voir PJ)


Par le procédé « à la terre »  le moule définitif était moulé sur un modèle provisoire en terre, à détruire, et le noyau introduit.  L’Encyclopédie qualifie ces supports de « chapelets » Ils n’ont que trois branches, mais pattées, contrairement à ce que les photos suggèrent en Espagne. Elargir ainsi l’appui ménage le contact sur le moule, qu’il ne devrait donc pas détériorer. Pas une mince affaire.
Les Espagnols faisaient donc à quatre branches. Je n’en ai pas pu retrouver le détail.
En tous cas, leur contact paraît bien étroit, ce qui devait tout compliquer
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..Sans vouloir m'insinuer dans un domaine que je connais mal;  est on certains que ces traces ferreuses sur un tube en bronze soient issues de la technique de coulage du Bronze ?
Je dis çà car en Espagne on voyait souvent;en tout cas pour moi dans les années 1970 ;des canons anciens exposés sur des affûts "de présentation" en fonte; c'est pourquoi je me demandais s'il était certain que ces traces de rouille proviennent vraiment d'"inclusions ferreuses" lors de la fonte et non pas simplement d'une exposition prolongée aux éléments sur des affûts en fonte ?

Les deux types d'inserts utilisés pour centrer le noyau à la coulée en Espagne au XVIIIème :

Souvenirs de lecture (un mémoire d'officier, années 1820 / 1830), à propos du moulage "à la terre" :

La description était conforme à la technique encore utilisée de nos jours pour les cloches, sauf pour la constitution du modèle qui, du fait de sa faible conicité, se démoulerait difficilement.
Le modèle est donc constitué d'un long mandrin en bois, autour duquel est enroulée une corde en spirales serrées, jusqu'à reproduire une forme externe à peine plus petite que désiré. La surface est finie au plâtre et profilée au trousseau ; les décorations (en cire) sont collées dessus.
Une fois la terre bien serrée autour et longuement séchée, le mandrin de bois est extrait puis en tirant sur un bout toutes les spires de corde se dévident, à moins que ce ne soit l'inverse, d'abord tirer la corde pour libérer le mandrin... En tous cas, il ne reste finalement dans l'empreinte que la mince épaisseur de plâtre qui recouvrait les spires de corde.
Un feu est alors entretenu à un bout, les flammes traversant tout le moule, pour le sécher et cuire le plâtre qui s'en trouve très fragilisé et qu'on peut ensuite délicatement détacher (j'avoue qu'avec un grattoir au bout d'une longue perche, j'aurais des craintes). Avec le feu la cire disparaît et libère l'empreinte de décorations.

Je n'ai pas souvenir d'une mention de "chapelets"...
Qu'ils esquintent un peu le moule ce n'est pas grave, tant qu'ils ne le brisent pas. Car de toutes façons le moule se craquèle ou s'abreuve et donne à la pièce un aspect "brut de fonderie" imposant de reprendre entièrement l'extérieur au ciseau.

Pour Erkaergos :

c'est pourquoi je me demandais s'il était certain que ces traces de rouille proviennent vraiment d'"inclusions ferreuses" lors de la fonte et non pas simplement d'une exposition prolongée aux éléments sur des affûts en fonte ?

Non, aucun doute possible. Ce ne sont pas des coulures de rouille. On voit très bien la différence des métaux. De plus ces fers apparents portent très généralement des marques manifestes de coups d’outils localisé spécialement là.
Du coup, ce sera l’occasion de retrouver d’autres exemples d’insertion fer-bronze, toujours en Espagne, mais pour d’autres fonctions. Je m'y colle. Le temps de fouiller mes archives.
Son Biringuccio en main, on y voit effectivement les éléments cités par Fra 78. Il y a encore des indications concernant la façon de placer tout cela « en son lieu ». Pas simple.

On peu de ces pièces en France, conséquence de la généralisation du forage dans le plein, comme Verchère le fait remarquer?

Selon l'Encyclopédie, le noyau pouvait aussi se construire sur une barre de fer. Probablement une affaire de calibre, quand il ne reste que peu de place utilisable au centre ? donc seulement pour le cas des petits calibres ?


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En général le noyau est armé par une "lanterne", tube perforé débouchant à l'air libre du côté où le noyau est fixé, et destiné à évacuer les gaz qui se dégagent à la coulée (air pris dans l'empreinte, humidité résiduelle du moule, gaz dissous dans le métal). C'est incroyable la quantité de gaz qui se manifestent au moment de la coulée, et s'ils ne peuvent pas s'évacuer instantanément à travers le moule ils remontent dans le métal liquide qui, s'il ne gicle pas au plafond, peut se solidifier avec la structure d'une éponge !
Dans le cas du noyau armé d'une barre pleine, il faut espérer que l'enroulement de fil de fer constitue un grillage poreux ; mais moi, je ne m'y risquerais pas !

Les noyaux étant fragiles et très sujets à l'écaillage, on les faisait sécher lentement à l'air ; ça pouvait prendre un an...
C'est pourquoi les énormes obusiers longue portée que Napoléon 1er (bloqué devant ... Cadix ?) avait commandé au Colonel De Villantroys, n'ont été prêts que bien trop tard ! Ils étaient basés sur les deux prototypes exposés dans la Cour d'Honneur des Invalides (qui en 150 ans, de prise de guerre en prise de guerre, ont fait un bien long trajet : La Fère > Berlin > Moscou > Paris).
Ces obusiers étaient coulés à noyau, et je n'ai aucun souvenir qu'un chapelet ait été mentionné. Peut-être un minimum de soin dans la confection de la lanterne et dans son calage à la base du moule permettait de s'en dispenser, au prix d'une déviation de l'âme restant acceptable.
D'autant qu'à la finition les inserts en ferraille ne devaient pas arranger l'outil d'alésage (idem plus tard au rayage, pour ceux qui auraient voulu moderniser ces tubes).

Je ne me ferais par contre pas trop de soucis pour la tenue des inserts : d'une part ils sont serrés par le retrait de refroidissement du bronze (environ 1 % en linéaire), d'autre part le bronze se colle bien sur la ferraille (j'ai parfois brasés entre eux des poids lestant le dessus du moule, quand je versais maladroitement un peu à côté du trou).

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On sent bien l’autorité du vécu s’exprimer avec Verchère.
Oui pour un noyau aussi long, il faudrait une lanterne. Les moyens de l’époque pouvaient le permettre. Pour une telle longueur étroite, la rigidité s’imposait absolument, d’où l’idée de la barre de fer. Le bois aurait été totalement inenvisageable, manque de rigidité, déformation à la chaleur de la coulée, et émission abondante de gaz. Alors barre de fer.
Ceci dit, le support se trouve toujours placé assez près  derrière les anses. Il y a encore loin jusqu’au fond de l’âme. On a donc une partie de noyau en porte à faux  ? ? ?
 Ces supports – "chapelets" - sont en fer. Donc à l’époque, forgés.
Et là Verchère m’a déjà devancé :

D'autant qu'à la finition les inserts en ferraille ne devaient pas arranger l'outil d'alésage (idem plus tard au rayage, pour ceux qui auraient voulu moderniser ces tubes).

En effet les outils de forage alésage sont restés assez mal conçus pendant longtemps. De plus, dans l'idéal,  passer du bronze au fer aurait demandé un outil différent. Et puis on devait fatalement tomber sur un fer toujours approximativement centré par rapport au forage déjà obtenu. Mauvais, ça s’accroche là dedans et détériore le bronze voisin, sans parler des outils. Belle occasion d’obtenir une âme à la fois déviée et ondée. Ne pas oublier qu’à l’époque c’est outil en acier au carbone et rien d’autre, d’une qualité incertaine, puisque l’acier fondu viendra un plus tard.
On peut se demander pourquoi le forage dans le plein, à la française, ne se soit pas répandu plus tôt chez nos voisins, qui devaient bien savoir ce qui se passait ailleurs en Europe ?.
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Erratum !
J'ai retrouvé quelques notes (correspondance du Col de Villantroys, SHAT 4b22/2), à propos de "mortiers à la Villantroys", en fait plutôt des obusiers longs, de 8", 9" et 11" (grosso-modo 220, 240 et 300 mm) qui expédiaient leur obus sphérique à 4500 m (en 1805) voire 5650 mètres (en 1811)...
Va falloir que je résume ça, mais il se fait tard !
Toujours est-il que la coulée à noyau n'était alors pas exclue, le principal inconvénient cité étant la durée de séchage des noyaux. Les mortiers répondant à une commande urgente ont donc été coulés pleins, pour cette raison.

Avant de laisser le problème des noyaux pour passer à autre chose, j’ai voulu réviser mes archives.
Une conclusion curieuse s’en dégage. Il y a énormément de commentaires sur toutes les questions de fabrication, mais vraiment très peu sur les noyaux. Au point que les ouvrages les plus illustrés discutent du noyau, mais ne le représentent souvent même en place dans leurs planches.  
Finalement, on ne sait pas vraiment où se trouvent les supports, ni quelle importance ils ont par rapport au calibre. Ainsi, le forage entame-t-il seulement leur collier, ou le fait-il disparaître complètement ? Alors n’en laisse-t-il subsister que les trois (ou parfois quatre) branches ? Cette coupe interrompue serait terrible pour le forage.
Pour en finir, voici quelques repères :



Rare moule représenté complet avec son noyau. Support au fond de l’âme, en contradiction avec les photos (Martin de Brettes – Corréard 1853)



Quelques considérations tirées de Dartein 1810

Si votre patience n'est pas lassée, on enchaînera bientôt sur d'autres types d'inserts.
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Comme j'ai déjà dit il n'y avait pas de technique imposée, seul comptait le résultat (que la pièce satisfasse aux conditions de réception, pour un coût raisonnable).

Villantroys a laissé une correspondance assez copieuse, surtout relative à ses essais d'obusiers à longue portée ; en 1804 il proposait d'expédier une bombe chargée en poudre à 2400 toises, portée maxi du canon de 24 pointé à 45°. En 1811 il arrive à 2900 toises et vise 3000 toises (5850 m).

En 1811 il donne des précisions sur la coulée d'un mortier de 11 pouces, à Douai (fondeur Béranger). << Coulé plein bouche en haut, comme les canons >>, tandis que les mortiers usuels se coulent bouche en bas. Il précise que la pièce aurait pu être coulée à noyau et à siphon (ce qui il me semble sous-entend que pour couler plein on coulait "en chute", directement dans l'empreinte).
La coulée à noyau aurait donné un intérieur plus dur (refroidissement plus rapide ? moins de liquation ?), mais les noyaux nécessitaient une terre particulière et un très long séchage à l'air (à l'air, donc à Douai en 1811 on ne séchait pas les noyaux au feu).

Ce mortier de 11 pouces (peut-être le plus gros des deux qui sont aux Invalides) a d'ailleurs posé de gros problèmes, son poids étant en limite du matériel de la fonderie (un treuil a cassé, faisant un mort et deux blessés).
Essayé à La Fère avec  45 à 50 livres de poudre, ce mortier expédiait une bombe de 86 à 90 kg à une portée de 2700 à 2900 toises (5650 m) sous un angle de 40° ; le recul était alors de 7 à 9 pieds (2.30 à 2.90 m), la cadence d'un coup toutes les 7 à 8 minutes, avec 8 hommes.
Ces mortiers ne seront pas généralisés mais un certain nombre fut affecté à la défense des côtes ; la fonderie d'Indret en a aussi coulé en fonte (redessinés pour ce métal, et pesant 18 000 à 20 000 livres).

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Voyons maintenant d’autres insertions.
Toujours en Espagne, commençons par exemple à proposer celui-ci à nos méditations.
La réputation de supériorité des grains de lumière en cuivre rouge ( dit rosette) était générale. On les plaçait, soit à la coulée, soit en réparation

•  Celui-ci est rond, donc probablement rapporté vissé sur une lumière d’origine, érodée,  repercée et taraudée.
  
•  Mais il est en fer. Quel genre de « fer », d’ailleurs ?
  
•  Cet usage du fer ne m’y semble pas rare en Espagne ?
  

                    Qu’en penser ?
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Désolé, j'avais limité mes recherches à l'artillerie française du XIXe siècle, sujet qui me paraissait déjà bien vaste pour être maîtrisé à fond (et quand j'ai arrêté j'étais encore très, très loin d'en approcher le bout).
Je ne connais donc que les grains rapportés en cuivre rouge...

Quant au genre de fer, à l'époque fer signifie "ne prenant pas la trempe", donc acier doux. Mais il faut se méfier car "fonte de fer" c'est de la fonte, "fer fondu" souvent aussi, et un "canon en fer" c'est généralement un canon en fonte.
De toutes façons ils n'analysaient la composition du fer qu'en fonction de l'aspect de la cassure ; qui n'a en fait qu'un rapport bien indirect avec la composition ! Et ils arrivaient cependant à forger d'excellentes épées en acier...
Ce qui prouve qu'on peut faire très bien, des choses auxquelles on n'a pourtant rien compris !

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Quant au genre de fer, à l'époque fer signifie "ne prenant pas la trempe", donc acier doux. Mais il faut se méfier car "fonte de fer" c'est de la fonte, "fer fondu" souvent aussi, et un "canon en fer" c'est généralement un canon en fonte.

Tout à fait. S'inquiéter du « fer » c’était pour préparer la suite, dans l’idée de ne pas influencer les réponses des membres. Pour l’instant le fer  sera seulement quelque chose qui rouille.


Toujours en Espagne, nous avons cette lumière en « fer ». Elle n’est pas ronde.

• Donc pas vissée, probablement insérée au moulage. Mais pourquoi cette forme ? Serait-ce de la « fonte de fer » ?
  
• Enfin  pourquoi préférer le « fer » au cuivre ?
  

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On peut difficilement couler autour d'un insert en cuivre, il pourrait fondre...
Cet insert ne serait-il pas en même temps un étai pour le noyau ?

Et sinon, avec les pièces de cette époque il ne faut pas toujours chercher des explications rationnelles : le rationnel était alors en cours d'invention dans les milieux intellectuels, et n'a atteint les ateliers qu'à la toute fin du XVIIIe, pour s'y généraliser seulement au début (voire à la moitié) du XIXe.

On peut difficilement couler autour d'un insert en cuivre, il pourrait fondre...

Certainement.
La température de fusion du cuivre pur s’établit très près des températures de coulée pratiquées pour le bronze, ce qui nécessite quelques précautions. Surtout si l’on veut couler «un peu chaud».
Je vois aussi que je n’avais pas remarqué deux petits points de rouille égaux marqués en bleu. Encore un vestige d’insert ? un fil à lier un bitoniau quelconque ?

Les archives contiennent parfois des explications ou argumentations techniques ; des comparatifs, critiques et suggestions relatives à des fabrications déterminées ; qui peuvent donner bien plus d'informations que l'article résumé d'une encyclopédie.

Mais peu de gens épluchent ces archives, que d'ailleurs on ne peut comprendre que si on connaît un peu les techniques ; et comme généralement les historiens ont plutôt une formation littéraire, dès que c'est un peu pointu c'est laissé de côté.
Pas grand espoir que ça s'arrange...

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Toujours pour ne pas influencer les réponses possibles, je n’avais pas voulu montrer davantage pour l’instant.
Cette lumière fer refaite en bronze pourrait suggérer un grain rapporté, mais par coulée. D'où le choix du bronze.
Dartein (1806) représente même de petits « fours à grains », à réverbère. C’est tout de même étonnant, pour les petites quantités de métal à fournir.  Il est légitime de se demander pourquoi on n’aurait pas préféré un bête four à creuset  beaucoup plus simple et de conduite moins délicate ?


Et puisqu'on de donne le mal de tarauder au préalable, pourquoi ne pas visser un grain en réparation comme d'habitude au lieu de mettre en branle et chauffer tout un bazar ?
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D'autant que du métal fondu coulé dans un trou, ça ne remplit pas bien, du moins pas "serré", à cause du retrait (~ 1 % pour le bronze).

Mais l'existence de ce dessin ne prouve qu'une chose : que le dessin a existé. Pas que ce fut réellement employé, et encore moins à grande échelle, ni avec satisfaction...

Pourquoi pas, l’utopie est de tous les temps.
On a aussi l’impression que dans ce domaine de la fonderie un certain nombre de personnages s’étaient poussés du coude dans l’espoir de diriger quelque chose. Un peu comme en politique. Tous nos grands innovateurs s’étaient tous plus ou moins vu combattre par de pseudo « innovateurs »  ambitieux plus polémistes qu’autre chose.

D'autant que du métal fondu coulé dans un trou, ça ne remplit pas bien, du moins pas "serré", à cause du retrait (~ 1 % pour le bronze)

Alors en y regardant de plus près, voici un commentaire accompagnant l’illustration :

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Verchère  ?
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Mouais... mais le Verchère, il a déjà dit que ces temps-ci il était bien occupé à préparer des anciens documents de fabrication d'armes françaises, pour mise en ligne sur le net.
Alors bien sûr, difficile d'éluder les sujets Berthier, Gras ou traitements thermiques ; mais si je me re-lance dans l'artillerie, les copains qui attendent ces docs vont faire la gueule...

D'autant que le sujet était déjà réduit à un dialogue, mais là, avec la "soudure de fonderie", on aborde des points inconnus de la plupart ! Il faudrait donc au minimum, et par correction, expliquer de quoi il s'agit ; je te laisse ce soin...

Il me semble que ça se faisait aussi pour réparer les bâtis de machine outils fissurés (en fonte). Pour ma part je ne l'ai fait qu'une fois, pour compléter une grosse pièce d'alu sans prétentions mécaniques, dont le moule s'était ouvert durant la coulée ; mon aide à réussi à colmater la fuite pendant que je continuais à verser doucement, mais trop de métal avait coulé par terre et le volume du creuset n'a pas suffit à remplir le moule. La récupération a réussi, ça s'est parfaitement soudé, et la pièce doit encore supporter fictivement le pont-levis "à bascule en dessous" du fort de Giromagny (support d'autant plus fictif que l'architecte mandaté par la commune pour saboter nos travaux de reconstitution historique, avait exigé qu'il soit bloqué par bétonnage).

Pour faire court, au vu de l'installation de coulée de grains de lumière j'ai aussi pensé à une soudure, mais alors une goulotte aurait été prévue pour diriger l'excédent vers une lingotière. Et puis c'est mieux si le flux traverse et ressort de l'autre côté (donc ici par l'âme), quoique verser dans le trou et laisser déborder un moment puisse aussi peut-être donner un résultat acceptable...
Le préchauffage était éventuellement une simple précaution pour éviter les "mal-venues" : couler une petite pièce dans un moule métallique froid, en général ça ne donne pas un bon résultat.

Le four à réverbère demande un gros travail de construction mais ne nécessite pas de matériaux coûteux, alors qu'un creuset amovible fiable ne devait pas être si facile à fabriquer ; par ailleurs, c'était peut-être prévu pour travailler en série. Quant à la conduite plus difficile qu'un four potager (à creuset), je n'en ai aucune expérience. Mais quand le four potager se colmate de mâchefer, quand le fromage sort collé au cul du creuset, quand pendant qu'on buvait un coup le feu retombe trop, on est mal barré ! Le foyer indépendant du four à réverbère offre peut-être plus de souplesse.

Le "taraudage" pourrait être une façon simple de creuser les aspérités nécessaires à la bonne tenue du grain de lumière coulé en place : il est sûrement plus facile d'effectuer un taraudage grossier, que de tailler des gorges successives au burin crochu...

Mais pourquoi couler plutôt que de visser un grain fileté ?
Là aucune idée. Parle t'on bien de techniques contemporaines ? Car pour un grain vissé qui tient bien, il faut un taraudage impeccable et un filetage exactement complémentaire.

Les tours de l'époque étaient proches des tours à bois actuels et les filetages très imprécis (pas de vis-mère).

On remarque d'ailleurs que, jusqu'au XVIIIème siècle, vis et boulons sont peu employés au profit de clavetage ou repliement de clous, par exemple en menuiserie du bâtiment.