Page:Larousse - Grand dictionnaire universel du XIXe siècle - Tome 8, part. 2, Fj-Fris.djvu/143

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che du grillage et prend différents noms, suivant le but qu’on se propose. Elle s’appelle rôtissage, quand on grille des matières sulfurées sans les fondre complètement, et affinage, quand elle a pour objet l’épuration d’un métal obtenu brut. Cette opération ne pourrait pas se faire dans un four à cuve, où le métal est toujours en contact avec le combustible ; on emploie généralement des fours à réverbère, et quelquefois des bas foyers. Ce n’est pas toujours l’oxygène de l’air qui est l’agent oxydant ; on se sert aussi des oxydes de plomb, de fer, et même des sulfates, dans certains cas particuliers. On a remarqué que, si l’on soumet un alliage à une action oxydante, le métal dominant s’oxyde d’abord, même lorsqu’il est allié à des métaux beaucoup plus oxydables que lui. Ainsi, dans un alliage de fer et de cuivre très-riche en cuivre, ce second métal est le premier oxydé ; mais, dès qu’il s’est formé un peu d’oxyde de cuivre, il se réduit et cède son oxygène au fer. Dans ce cas, cette réduction est facilitée, parce que l’oxyde de cuivre peut se dissoudre dans l’alliage. Si cela n’a pas lieu, l’oxyde forme à la surface une couche qui empêche l’oxydation de se continuer ; alors on cherche à multiplier les points de contact, en ramenant toute la matière à l’état pâteux, ou bien on produit dans la masse une vive agitation, soit en y plongeant des morceaux de bois vert, soit en la remuant avec des ringards.

Fonte de réduction. Cette opération consiste à fondre et à réduire en même temps. Elle se fait généralement dans des fourneaux à cuve, et, lorsque, dans certains cas, on emploie des fours a réverbère, il faut avoir soin de couvrir le métal d’une couche de charbon. Dans un fourneau à cuve, l’action réductrice varie d’intensité, suivant les parties du fourneau que l’on considère. Comme on trouve que les gaz qui sortent du gueulard contiennent de l’oxyde de carbone, la réduction commence à la partie supérieure. Ainsi, s’il y a des arséniates et des antimoniates, ils seront réduits, et l’acide arsénieux et l’oxyde d’antimoine seront volatilisés et éliminés immédiatement. L’eau hygrométrique est également chassée dans cette partie du fourneau. À mesure que la matière descend, la température s’élève et la réduction devient plus active ; mais, en général, elle ne s’achève qu’au moment où le minerai arrive immédiatement au-dessus de la zone de combustion. Si la température est très-élevée, la réduction est complète ; mais on peut conduire l’opération de manière qu’elle ne soit que partielle. Pour cela, il faut que les matières descendent très-rapidement dans le fourneau. Quelquefois, outre la réduction, il pourra y avoir réaction chimique. Ainsi, dans le cas d’un minerai de cuivre contenant du sulfure de fer, il se forme du sulfure de cuivre et dé l’oxyde de fer.

Fonte de précipitation. Ce procédé est fondé sur la propriété que possèdent certains métaux d’en précipiter d’autres de leurs dissolutions salines. Si l’on plonge, par exemple, du fer dans un sel de cuivre en fusion, le cuivre se précipitera, et le fer prendra sa place dans la combinaison. On a souvent recours à cette fonte pour décomposer des oxydes métalliques faibles par d’autres métaux plus communs ; mais on peut prendre les éléments qui fourniront dans le fourneau le métal précipitant, sans le prendre lui-même ; on emploie quelquefois des matières sulfurées, d’autres fois arséniées. Cette opération réussit d’autant mieux que la fusion est plus complète. On emploie, pour cette fonte, des fourneaux à cuve ou à réverbère. Ces derniers sont cependant peu convenables ; car il y a toujours un peu d’oxygène dans l’atmosphère du laboratoire, et, pour que la précipitation se fasse bien, il faut plutôt une action réductrice qu’une action oxydante.

Passons maintenant aux fonderies où le métal est mis en œuvre.

L’opération générale de ces fonderies consiste à préparer, sur un modèle en bois, en plâtre ou en fonte, un moule de sable rendu consistant par un mélange, naturel ou artificiel, d’une certaine quantité d’argile ; puis à verser dans ce moule, séché ou mou, suivant la composition du sable employé, le métal en fusion, avec lequel on veut reproduire le modèle. Lorsque le moule est suffisamment refroidi, on enlève le sable et l’on obtient un moulage d’autant plus exact que le premier travail a été mieux exécuté.

Le travail de la fonderie comprend : la confection des modèles, le moulage, la fusion, la coulée et le dessablage des pièces coulées. Nous allons indiquer sommairement ces diverses parties du travail, nous réservant de compléter tout ce qui a rapport à la mise en fusion au mot fourneau.

Les objets que l’on moule et que l’on coule le plus ordinairement dans les fonderies, soit en fonte de fer, soit en cuivre ou en bronze, forment six séries distinctes, savoir : 1° les pièces destinées aux constructions mécaniques, telles que : les cylindres, les volants, les engrenages, les poulies, les bâtis, les glissières, les excentriques, les cames, etc., pour les machines à vapeur, les filatures, les moulins, etc. ; les chaudières, les cylindres pour la soude, les cornues pour le gaz, les épurateurs, etc., pour les arts chimiques ; 2° les statues, les colonnes, les candélabres, les consoles, les grilles, les ornements, etc., destinés à l’embellissement et à la décoration des grands édifices, des palais, des places, des jardins publics, etc. ; 3° les bouches à feu, les bombes, les boulets, et, en général, tous les projectiles servant à l’artillerie ; 4° les cloches, les mortiers et toutes les pièces régulières qui peuvent se mouler en terre à la trousse ; 5° tous les ustensiles de ménage, tels que : les marmites, les casseroles, les chaudières, les coquilles, les fourneaux; les grilles à bois et à houille, les poêles, les calorifères, etc. ; 6° tous les objets qui servent à l’embellissement des maisons, tous les objets d’un usage ordinaire ou exceptionnel, qui ne sont pas compris dans les cinq premières séries ; on les classe, dans les fonderies, sous le nom de pièces diverses ; ce sont : les tuyaux de toute nature, les lances, les chapiteaux, les pommes de pin, les fleurons, les ovaires, etc., pour grilles et balustrades ; les balcons, les panneaux et tous les ornements de bâtiments ; les boîtes de roues, les poids d’horloge, les poids à peser, les grilles, les enclumes de toutes sortes, etc.

Confection des modèles. Dans les fonderies mécaniques, on emploie, le plus généralement, pour la confection des modèles, le sapin, le mélèze, le chêne, le tilleul, le noyer et l’érable ; on ne se sert du plâtre que pour les objets d art, et on n’a recours à la fonte ou au cuivre que pour les pièces qui se reproduisent souvent, comme les rails et les coussinets de chemins de fer. Le local où se confectionnent les modèles porte le nom d’atelier de modeleurs ; les ouvriers qui le composent sont à la fois menuisiers, ébénistes et tourneurs en bois ; mais, de plus, ils connaissent le travail de la fonderie, pour pouvoir établir les pièces en tenant compte du retrait de la fonte et de la dépouille ; ils doivent être capables de juger la manière dont il faut décomposer un modèle compliqué, savoir s’il est nécessaire de former dans le moule des vides destinés à recevoir les extrémités des noyaux ou masses de sable préparées, qui doivent combler le vide des pièces creuses. On maintient une température à peu près uniforme dans le magasin des modèles, pour éviter le mouvement des fibres du bois.

Moulage. Cette opération, qui consiste à prendre l’empreinte extérieure des modèles au moyen d’un sable suffisamment argileux, comprend cinq procédés différents : 1° le moulage en sable d’étuve, qui, pendant longtemps, a été presque exclusivement employé par les fondeurs, n’est plus utilisé que pour les pièces compliquées et exigeant une certaine solidité dans le moule. Pour ce moulage ; on se sert des sables gras neufs mêlés de sables vieux, et d’une certaine quantité de houille ou de charbon de bois, broyés et tamisés, selon la dimension des pièces, dans le but de faire décaper les pièces et de faciliter le dégagement des gaz carbures au moment de la coulée. Les moules étant terminés, on les fait sécher dans une étuve pendant deux ou trois jours, puis on les retire et l’on procède à la coulée. 2° Le moulage en sable vert, qui diffère du précédent en ce que l’on coule dans le sable frais, afin d’accélérer le travail et de le rendre plus économique. On emploie, pour ce moulage, des sables de bonne qualité, un peu argileux, que l’on compose avec du sable neuf, du sable vieux et du charbon de houille ou de bois pulvérisé et passé au tamis. 3° Le moulage en sable vert séché, que l’on emploie lorsqu’on veut avoir des surfaces plus unies. Dans ce cas, au lieu de lisser la surface du moule avec du poussier de charbon, on y étend, avec un pinceau, un composé d’argile grasse et de charbon de bois mêlé avec une très-petite quantité d’amidon cuit, délayé dans de l’eau ou de l’urine. 4° Le moulage en terre. Ce mode, que l’on emploie pour les pièces circulaires que l’on peut faire sans modèles, consiste principalement dans la fabrication d’un noyau, qu’on peut tourner ou mouler. On se sert, pour ce moulage, de terres assez grasses pour se lier parfaitement, auxquelles on ajoute du crottin de cheval ou de la bourre hachée, pour empêcher les moules de se crevasser au séchage. Les moules en terre ne se font que pour des noyaux excédant 0m,50 à 0m,60 ; au-dessous, on les tourne sur un axe en fer forgé, garni de tresses de foin ou de paille, sur lesquelles on applique la terre. 6° Le moulage en coquille, qui consiste à couler les pièces dans des moules en métal, afin de donner aux surfaces une certaine dureté. On distingue deux méthodes principales de moulage, savoir : le moulage sur le sol, et le moulage en châssis. Le premier s’emploie pour les pièces plates de grandes dimensions. À cet effet, on creuse légèrement le sol de la fonderie, sur une étendue plus grande que celle qu’occupera la pièce, et on remplit ce vide de sable frais. On y dépose ensuite le modèle, que l’on bat jusqu’à ce qu’il ait laissé son empreinte ; alors on le retire et on ajoute du sable frais dans les divers endroits où la surface du moule n’est pas lisse ; puis on repose le modèle et on le bat de nouveau. On continue ainsi successivement jusqu’à ce que l’on ait obtenu un moule parfait. Ce mode de moulage se fait à couvert ou à découvert, selon que les pièces que l’on veut reproduire sont modelées sur une ou deux faces ; dans le premier cas, les pièces laissent voir les ondulations du flot, et sont légèrement bombées ; dans le second cas, elles sont aussi belles en dessus qu’en dessous. Le moulage en châssis s’opère dans une espèce de boite en bois ou en fonte, composée de membrures distancées les unes des autres, de manière à laisser des vides analogues à ceux des caisses d’emballage. Ce moulage s’effectue de la même manière que le moulage sur le sol.

Sables. Le sable dont on se sert dans les fonderies, pour le moulage, est un mélange de sable siliceux et d’argile colorée, soit par des matières charbonneuses, soit par des oxydes de fer. Cette terre, dont la composition varie avec le genre d’objets que l’on doit reproduire, est soumise à une préparation qui comprend diverses opérations : le séchage, le broyage et le tamisage. Après avoir fait sécher le sable dans l’étuve où on met les moules, on le broie entre deux cylindres horizontaux ou sous une meule tournant dans une auge en fonte, puis on le tamise, soit à la main, avec des tamis en toile métallique et en crin, soit en le faisant passer dans un cylindre incliné tournant et recouvert d’une toile métallique. En employant ce dernier mode de tamisage, on divise le sable en gros, moyen et fin, et l’on obtient ainsi trois degrés de finesse, que l’on utilise suivant la nature plus ou moins délicate des pièces.

Coulée. Lorsque le moule est terminé et séché ou non, suivant le cas, on procède aux opérations de la fusion de la fonte. On emploie, à cet effet, de la fonte de première fusion, du coke et une certaine proportion de fondant, que l’on fait fondre dans des fours à réverbère ou dans des cubilots (le mot cubilot), selon l’importance des pièces. Lorsque le métal a une fluidité assez grande pour bien remplir les moules, on procède à la coulée, opération qui consiste dans le transvasement de la fonte du cubilot dans les moules, et qui se fait, soit par un couloir que l’on établit entre ces deux derniers, soit avec des poches. Le premier mode s’emploie lorsque les pièces doivent avoir un poids très-élevé, et que, par suite, les poches seraient insuffisantes pour contenir la quantité de fonte nécessaire. Les poches sont des espèces de seaux en fonte ou en fer, dont on se sert pour transporter le métal fondu du cubilot aux moules et opérer la coulée en versant dans le trou de coulée, que l’on a ménagé, lors du moulage, dans le couvercle du dessus. Ces appareils sont de dimensions diverses, suivant l’importance des pièces que l’on a à couler ; les petits contiennent 15 à 20 kilogrammes, et les plus forts 10,000 kilogrammes de fonte ; entre ces deux limites, on peut faire varier leur capacité ; dans tous les cas, pour des poches supérieures à 10,000 kilogrammes, il est préférable d’employer plusieurs poches, parce que, avec une aussi grande masse, les premières gouttes versées sont froides quand les dernières arrivent. Lors que la coulée a eu lieu, il se produit un dégagement de chaleur qui donne naissance à des vapeurs et à des gaz qui, si l’on ne les enflammait pas, s’accumuleraient dans l’intérieur et pourraient produire des explosions dangereuses. Pour éviter cet inconvénient grave et sérieux, on promène tout autour du moule et des évents des morceaux de bois enflammés. Lorsque la fonte est refroidie et solidifiée, on procède au démoulage, qui consiste à enlever la pièce fondue du moule, à la débarrasser de son sable et à l’ébarber. Cette première opération a pour but de retirer toutes les bavures, ainsi que les jets et les défauts.

Matériel des fonderies. Aux divers appareils que nous avons indiqués dans le cours de cette notice, il faut encore ajouter : les étuves, les grues et les ventilateurs. Les étuves sont de grandes chambres, construites généralement en briques, dans lesquelles on met à sécher les noyaux et les moules avant d’y verser la fonte. Ces chambres sont chauffées, suivant l’importance des usines, au charbon de bois, à la houille, au coke ou, plus économiquement, en utilisant la flamme perdue des hauts fourneaux, ainsi que la chaleur qui s’échappe des fours à coke. Dans les fonderies où l’on exécute de fortes pièces, on donne aux étuves de très-grandes dimensions, soit 6 mètres de longueur sur 4 mètres de largeur et 2 mètres au moins de hauteur. On les ferme avec une large porte en tôle, à coulisses ou à vantaux, et l’intérieur est garni d’étagères formées de barres de fer, sur lesquelles on place les petits moules. Les grosses pièces y sont amenées sur un chariot roulant sur un chemin de fer qui s’étend de l’atelier des mouleurs jusque sous la grue. Les moules une fois introduits dans l’étuve, on lute tous les joints de la porte pour éviter tout courant d’air. Les grues sont destinées à faciliter toutes les opérations de la fonderie; elles servent à enlever les poches pleines de fonte et à aider à la coulée, à charger les moules sur les chariots roulants, et à découvrir les châssis d’un grand poids. Ces appareils, exécutés en bois ou en fonte, se placent de façon à desservir tous les points de la fonderie ; on en installe autant qu’il en est besoin ; mais toujours de façon que la volée de l’une s’approche assez près de celle d’une autre pour pouvoir reprendre les fardeaux et les transporter d’un lieu quelconque de l’atelier dans un autre très-éloigné. Les ventilateurs, employés principalement dans les fonderies de seconde fusion, donnent le vent nécessaire à la combustion du coke dans le cubilot ; le volume d’air qu’ils doivent lancer peut être estimé à raison de 10 mètres cubes par kilogramme de coke. On fait encore usage, mais spécialement dans les fonderies de première fusion, des machines soufflantes, dont on trouvera la description au mot soufflerie.

Les outils et ustensiles des fonderies peuvent se diviser en trois classes : 1° ceux qui sont affectés au service des fourneaux, tels que les ringards, les tampons, les leviers, etc. ; 2° ceux qui forment la trousse de chaque ouvrier mouleur, et qui, presque toujours, lui appartiennent ; 3° et, enfin, ceux qui, étant d’un usage général, sont mis en commun dans l’atelier. Parmi les outils des deux dernières catégories, on peut citer : les truelles de diverses dimensions, les spatules, les lissoirs, les tranches, les couteaux, les brosses à moules ; les sacs à poussier, les aiguilles, les crochets, les soufflets, les niveaux, les équerres, les règles, les fouloirs, les pillettes, les maillets, etc.

Fonderies de canons. L’art de fondre les canons remonte au xive siècle, longtemps après la découverte des propriétés balistiques de la poudre. Les premiers canons étaient des tubes formés par la soudure et le cerclage de tiges de fer. C’est seulement au xviie siècle que les fonderies prirent une grande importance. Jusqu’à ces dernières années, la fabrication des bouches à feu en bronze de l’artillerie de terre se faisait, en France, dans trois grandes usines fonderies : Douai, Strasbourg et Toulouse. L’adoption des canons rayés avait nécessité l’emploi de quelques machines nouvelles ; les procédés de fabrication avaient été successivement améliorés, mais on n’avait pas introduit de modifications importantes à l’outillage de ces établissements, dont l’assiette générale était reconnue vicieuse. Les choses ne pouvaient durer longtemps ainsi, et, en 1857, le comité d’artillerie signala au ministre de la guerre l’état de délabrement des constructions, l’imperfection des machines, le peu de puissance des moteurs, et la nécessité de mettre cette branche importante du service en rapport avec les progrès de l’industrie et de la science.

Les puissances étrangères avaient, en effet, obtenu des avantages marqués, en employant des machines automotrices à faire le travail auquel étaient employés jusque-là les ouvriers spéciaux, entretenus à grands frais dans les arsenaux et manufactures d’armes ; de grandes usines s’étaient créées, où des machines puissantes avaient été établies pour le forgeage et le laminage des pièces métalliques en fer et en acier. Dans ces usines fonderies, établies en Angleterre, en Amérique, en Autriche et en Prusse pour le service de l’artillerie, on avait concentré toute la fabrication du matériel de guerre. En France, au contraire, les fonderies de canons et les arsenaux, où on fabriquait les affûts, voitures et attirails, étaient des usines séparées, dont l’organisation indépendante, logique à son origine, avait cessé de l’être depuis la grande augmentation de la consommation, pour les usages militaires, des fers et aciers laminés et forgés, employés maintenant, non-seulement à la ferrure des pièces du matériel roulant, mais encore comme métaux à canons, comme métaux de plaques blindées, d’affûts métalliques, etc. Il devenait de toute importance de réunir les divers bâtiments du service de l’artillerie pour éviter les doubles emplois et la grande dépense qui seraient résultés de la construction, en des lieux séparés, d’ateliers semblables, où eussent été établies des machines identiques. Le comité fit ressortir le grand avantage que présenterait la concentration des travaux, et arguant, en outre, de la difficulté, en raison de la disposition des locaux, de modifier aucune des fonderies existantes de manière à satisfaire à toutes les exigences du service ; signalant l’inconvénient que présentait leur proximité des frontières, il demanda la suppression des usines de Douai, de Strasbourg et de Toulouse, et leur remplacement par un, grand établissement militaire éloigné de nos frontières, à l’abri, par conséquent, d’une invasion partielle du territoire : la ville de Bourges ou ses environs lui paraissaient remplir ces conditions. Les conclusions du comité d’artillerie, reproduites en 1858 et en 1860, furent adoptées en principe par l’empereur, et le ministre de la guerre donna l’ordre de commencer immédiatement les études, qui furent faites avec la plus grande activité par une commission spéciale. L’emplacement choisi fut un des faubourgs de Bourges. Les travaux, commencés en 1862, furent achevés en 1866. La fabrication des bouches à feu avait déjà été arrêtée successivement le 31 décembre 1864 à Strasbourg, le 31 décembre 1865 à Toulouse ; la fonderie de Douai seule avait conservé son activité jusqu’à ce que l’établissement de Bourges fût en état de satisfaire aux besoins les plus étendus.

Il est utile de résumer les principes qui ont servi de base à l’organisation de l’usine de Bourges, et auxquels doit satisfaire tout grand établissement militaire du même genre. L’emploi d’un grand nombre de machines-outils nécessite un moteur puissant ; la vapeur doit donc remplacer les roues hydrauliques, turbines, etc., qui avaient jusqu’à présent suffi, mais qui ne doivent plus être considérées que comme des auxiliaires, utiles dans certains cas. Les moteurs d’un arsenal-fonderie, indépendamment des règles ordinaires de leur construction, doivent pouvoir se prêter à des variations brusques de rendement. On con-