Nous abordons ici l'une des plus importantes technique
de fabrication héritée du savoir-faire des anciens

Bien que les moyens et matériaux aient
considérablement évolué, les
principes de base sont
toujours les mêmes.


En regardant autour de nous,
on constate qu'une multitude d'objets
courants ont été fabriqués par le simple
procédé de moulage et coulée . En effet, de
nombreuses matières métalliques ou synthétiques se
prêtent à merveille à ce type particulier de mise en forme.

 

 

Le moulage et la coulée

Utilisé depuis l'antiquité, le moule sert à recevoir une matière liquide qui, étant refroidie, garde la forme de l'empreinte. Nous parlerons ici de la mise en œuvre du métal, matière nécessitant une fusion pour être mise à l'état liquide et couler dans un moule.

Le premier système employé par l'homme est une simple forme creusée à même le sol, ou sculptée en creux dans une pierre tendre. Le métal fondu est directement versé dans l'empreinte. Ce type de moules permet d'obtenir des objets simples à une seule face. À l'âge du cuivre (chalcolithique) cette technique servit surtout à fabriquer des outils et des armes. Le cuivre étant assez malléable, les objets pouvaient ensuite être retravaillés par martelage.

Viennent ensuite les moules fermés, évolution logique puisque deux moules ouverts mis face à face forment un moule fermé. Il a suffit de rajouter un entonnoir de coulée et quelques évents creusés à même le moule.
Différents matériaux et diverses techniques furent employées pour fabriquer ces moules d'où sortent des objets à deux dimensions, voire en trois dimensions pour des pièces simples en creux (dans ce cas, le moule est constitué de deux parties, plus un noyau).

Pour un moule en pierre tendre (calcaire, ardoise, stéatite...) le modèle est sculpté en creux dans la pierre, une moitié pour chaque partie du moule. Il est réutilisable plusieurs fois, selon les qualités de la roche employée.

Lorsque le moule est en terre sableuse (mélange naturel ou composé d'argile et de sable) celle-ci, légèrement humide, est tassée en fosse ou dans des châssis. La forme à réaliser y est directement creusée, ou bien estampée à partir d'un modèle existant, le plus souvent en bois. Le moule est simplement séché avant la coulée, il ne sert bien souvent qu'une fois. Après la dernière fonte, quand le moule a été ouvert pour sortir la pièce, on casse la motte de terre, celle-ci est tamisée pour resservir à nouveau.

Avec les moules en terre cuite, un modèle est nécessaire, on en prend l'empreinte pour créer le moule. La terre est ensuite mise à sécher, puis cuite au four telle une poterie. Ce type de moule a un usage limité car la terre cuite ne résiste pas très longtemps à l'épreuve de la coulée.

Il y eut aussi des moules métalliques en bronze, fabriqués par moulage avec l'une des précédentes techniques. Compte tenu du retrait du métal lors de son refroidissement, ils sont réservés à des pièces très simples. L'avantage est de pouvoir les réutiliser plusieurs fois.

Une autre technique, dite "à la cire perdue", offre la possibilité de réaliser des objets en trois dimensions comme par exemple des statuettes.
Le modèle préparé avec de la cire d'abeille est recouvert d'une potée réfractaire (à base d'argile, de sable et de matière organique) formant ainsi le moule. Celui-ci une fois vidé de la cire par chauffage, puis cuit comme une poterie, est prêt à recevoir le métal liquide. Ce type de moule est à usage unique car il faut le casser pour dégager la pièce.

Ces deux dernières techniques sont celles que l'on emploie le plus aujourd'hui.

Par exemple, les moteurs d'avion ou de voiture sont coulés dans des moules métalliques en acier, démontables comportant de nombreuses pièces imbriquées.
Beaucoup d'objets en matière plastique sont produits en grande série par injection sous pression dans des moules métalliques.

Aujourd'hui, les bijoutiers et les prothésistes dentaire utilisent de la cire industrielle, du silicone et du plâtre réfractaire pour réaliser leur production "à la cire perdue".

 

Moule en bronze

 

La fonte des métaux

Les fondeurs de l'antiquité ont employé différents types de fours pour la mise en œuvre du métal : en fosse creusée à même la terre, encaissé dans un talus ou construit à même le sol.
Ils sont tous constitués d'une chambre de chauffe au centre de laquelle se trouve le creuset, pot en terre cuite réfractaire contenant le métal à fondre. L'étanchéité du four et sa résistance à la chaleur sont assurées le plus souvent par un revêtement intérieur à base d'argile.

Pour atteindre la température (1) nécessaire à la coulée des métaux tels que le cuivre, l'argent, l'or ou le bronze, deux conditions s'imposent : disposer d'un excellent combustible et le ventiler suffisamment pour atteindre le degré voulu.

Il faut donc un charbon de bois très calorifique, et de préférence laissant peu de cendres (charme, hêtre, chêne...), qui était quelquefois mélangé à du charbon de terre (lignite, houille) comme on pouvait en trouver dans certaines régions. Le combustible est généralement disposé à l'intérieur du four en couronne tout autour du creuset.

La ventilation est produite soit par l'agencement du four lui-même fonctionnant à tirage direct, soit à l'aide d'un ou plusieurs soufflets, raccordés à une buse amenant l'air sur les braises. Elle peut être placée soit directement au-dessus des braises et du creuset, soit sur les côtés du four ou bien à sa base, dans ce cas, un lit de galets placé au fond de la chambre de chauffe fait office de grille pour laisser passer l'air vers le haut.

Selon le type de four, un couvercle en terre cuite ou en pierre peut être ajouté sur le creuset ou directement sur le four pour confiner la chaleur, diminuer le temps de chauffe et réduire l'oxydation du métal.

 

Haches en bronze

Haut de page

Le bronze

Connu depuis plus de 5000 ans, Le bronze est le premier alliage réalisé et utilisé par l'homme, de nombreux peuples l'ont considéré comme un métal très noble, au même titre que l'or dont il peut avoir une couleur approchante.

Son influence était si grande que l'on a désigné une période en se référant à cet alliage : "l'âge du bronze", celui-ci débute dans le sud de l'Europe vers -2.300 et se termine vers -750 ans. Il est succédé par l'âge du fer de -750 à -100.

Le mot "bronze" vient de Brindisi, ville d'Italie où était fabriqué cet alliage à l'époque Romaine.

C'est un alliage non ferreux principalement constitué de cuivre et d'étain.

Plusieurs autres métaux peuvent entrer dans sa composition en proportions variables (
2) pour lui donner des qualités particulières selon l'usage que l'on veut en faire : dureté, souplesse, résistance aux chocs, etc..

Pour une dureté de 35 à 45 et une densité de 9 à 9,5, il a un retrait de 1 à 1,5 %. Son point de fusion est situé aux alentours de 1000 degrés, selon la nature de l'alliage.

 

Alliages antiques

Airain : (du latin aeramen, dérivé de aero, « travailler le cuivre »), c'était le nom du bronze dans l'antiquité, mais ce mot a aussi été employé pour désigner un alliage de cuivre, d'étain, de zinc et de plomb.

Orichalque : (du grec oreíkhalkos, « cuivre des montagnes ») nom du métal mythique des Atlantes, on le disait être un alliage naturel de cuivre et d'étain auquel on ajoutait d'autres métaux (antimoine, plomb, zinc...).

Electrum : (du grec elektron, dérivé de elektor, « brillant »), alliage naturel d'or et d'argent.

 

Hache en bronze

 

Alliages modernes

Le "laiton" (de l'arabe latun, « cuivre ») aussi appelé cuivre jaune est un alliage de cuivre et de zinc. Plus souple que le bronze, pour une dureté de 32 à 37 et une densité de 8 à 10, il a un retrait de 1 à 3 %. Son point de fusion est compris entre 700 et 1000 degrés.

Le "similor" ou "pinchbeck" est un laiton approchant de la couleur or.
Le "régule" est un alliage d'étain de plomb et d'antimoine.
Le "zamac" est un alliage de zinc, d'aluminium, de magnésium et de cuivre.
Le "maillechort" est un alliage de cuivre, de zinc et de nickel.
L'alliage "alpaca" est une variété de maillechort qui peut être couleur or ou argent.

Haut de page

Les métaux
D d R D = dureté
d = densité
R = retrait
 Etain (Sn) 232º 11 5,8 1 à 2 %
 Plomb (Pb) 327º 4 11,3 2 à 5 %
 Zinc (Zn) 419º 34 7,1 3 à 8 %
 Antimoine (Sb) 630º 55 6,7 0,8 à 1 %
 Argent (Ag) 961º 30 10,5 1 à 2 %
 Or (Au) 1063º 37 19,3 0,5 à 1 %
 Cuivre (Cu) 1083º 37 8,9 0,1 à 0,5 %

 

 

 

Quelques alliages de bronze

Bronze de dinanderie (martelage) : Cuivre 92-94 % ~ Etain 8-6 %
Bronze à parure (proche de la couleur or) : Cuivre 90 % ~ Etain 10 %
Bronze à outils ou armes (résistance au choc) : Cuivre 85-88 % ~ Etain 15-12 %
Bronze à frapper (résistance à la pression) : Cuivre 96 % ~ Etain 3 % ~ Antimoine 1 %
Bronze à statues et à médailles : Cuivre 86 % ~ Etain 12 % ~ Plomb 2 %
Bronze d'art et bronze à cloches : Cuivre 75-78 % ~ Etain 25-22%

 

Haches de bronze

 

(1) Pour couler le métal dans les moules, il faut le chauffer au-delà du point de fusion car il refroidit extrêmement vite dès que le creuset est sorti du four. La température de coulée est donc supérieure à celle de fusion d'une centaine de degrés.

 

(2) Les minerais utilisés autrefois étant le plus souvent composites car les techniques de métallurgie ne permettaient pas de pratiquer un affinage suffisant. Les bronzes antiques pouvaient contenir d'autres éléments : fer, arsenic, plomb, zinc, nickel, argent, etc., certains d'entre eux n'étaient pas connus par les artisans de l'époque. Ce qui explique par exemple que l'on a pu trouver des alliages naturels proches du laiton à l'âge du bronze...

Haut de page

© Copyright A D C - 2014