Fabrication des Cloches

 

La fonte d’une cloche se fait à partir d’un moule dans lequel on versera un alliage appelé « airain ». La composition du métal a peu varié depuis la création des premières cloches par les Chinois il y a près de 4 000 ans. En effet, il convient de trouver un alliage de différents métaux qui offre à la fois une résistance mécanique suffisante pour supporter la frappe répétitive du battant ou d’un marteau et une qualité musicale satisfaisante tant en matière de portée sonore qu’en matière de durée des vibrations. L’alliage traditionnellement utilisé en France pour la fonte de cloches et qui est appelé familièrement « potin » par les fondeurs, est une combinaison de cuivre et d’étain, deux matériaux qui sont plutôt mous pris séparément. La bonne proportion utilisée pour la fabrication de l’airain est de 78 % de cuivre et de 22 % d’étain. Sa température de coulée est de 1 180 °C. Le temps de solidification dans le moule est de l’ordre de cinq heures, afin d’obtenir une structure métallique particulière qui va donner à l’alliage sa rigidité, sa résistance mécanique, mais surtout ses propriétés acoustiques si remarquables. Cet alliage est de couleur jaune très pâle. Exposé à l’air extérieur et aux intempéries, il se recouvre progressivement d’une couche de patine dans les nuances « vert bronze ».

La composition peut varier notablement. Certaines cloches actuelles comportent également des traces d’antimoine (exemple des cloches de Friedrich Schilling de l’ancienne fonderie de Heidelberg en Allemagne). Pour les cloches anciennes, les analyses de métal montrent qu’il peut y avoir des écarts et aussi des traces d’autres métaux. Il n’était pas toujours facile d’obtenir des matières premières pures (présence de plomb ou de zinc notamment, mais aussi fer, arsenic, soufre…) surtout quand il y avait eu récupération de pièces métalliques diverses ou refonte de canons ; il y avait quelques fois des tentations pour introduire des matières moins onéreuses que le cuivre ou l’étain.

Il y eut aussi des tentatives pour réaliser des cloches avec d’autres types d’alliages ou d’autres matériaux. Vers 1919 un fondeur de cloches lorrain de Robécourt, Georges Farnier, tenta de modifier la composition initiale du bronze de coulée en y joignant une faible quantité d’aluminium. Malgré le résultat positif de l’expérience, il y renonça, tant il parut outrancier de dépasser la tradition.

On trouve encore en Allemagne et en France quelques cloches coulées en acier dont les premiers exemplaires ont été réalisés au milieu du xix^e siècle (cloches moulées de Jacob Mayer présentées à l’exposition universelle de Paris en 1855, Société Jacob Holtzer et compagnie des Aciéries d’Unieux entre 1857 et 1872). Exemple de la cloche en acier de l’église Sainte-Madeleine à Tournus, fondue par Jacob Holtzer en 1862. Elle a un diamètre de 108 cm(note La3). Ces cloches ont l’avantage d’être moins lourdes et moins coûteuses, mais leur qualité sonore est moindre et leur durée de vie est sans doute plus courte du fait du risque d’altération par la rouille. Elles doivent souvent être peintes du fait de la corrosion.

Après la Seconde Guerre mondiale, notamment en Allemagne, certaines matières premières comme l’étain ont manqué et des essais ont été faits avec d’autres métaux comme l’aluminium ou le manganèse mais la qualité s’en est ressentie. La présence d’argent pour rendre la cloche plus cristalline est toutefois une légende ; c’était une façon pour le fondeur de récupérer quelques objets de valeur pour sa rémunération personnelle. Néanmoins certaines cloches russes coulées par les fondeurs contiennent effectivement des traces d’argent.

En Allemagne, il existe aussi des petits carillons de cloches faites de porcelaine (région de Meissen, en particulier) ; la portée peut atteindre quelques centaines de mètres autour du clocher.

Pour les petites cloches, comme les clarines d’animaux, on peut trouver des alliages proches du laiton. En Inde, il a été fait parfois usage pour la fonte de clochettes rituelles d’un alliage composé de 8 métaux appelé « ashtadhatu » : or, argent, cuivre,zinc, plomb, étain, fer et mercure.

Quelques analyses de composition du métal de certaines cloches :

• la célèbre cloche russe de 200 tonnes, la Tsar Kolokol : l’analyse effectuée par le laboratoire impérial du corps des mines, donna le résultat suivant : cuivre 84,51 %, étain 13,21 %, soufre 1,25 %, divers (zinc, arsenic…) 1,03 % ;
• les cinq cloches de l’église Saint-Vincent de Gragnague (Haute-Garonne) ont fait l’objet d’une analyse métallique par le CNRS : la cloche de 1405 comporte 75,3 % de cuivre et 20,7 % d’étain, 2,7 % de plomb et des résidus de divers autres métaux ; celle de 1939 comporte 6,3 % de plomb au détriment du cuivre (69,7 %) ;
• la cloche de 1721 de Poligny (Jura) montre une composition de 76 % de cuivre et 24 % d’étain ;
• les analyses faites lors de fouille archéologiques sur des restes de moules médiévaux montrent, par exemple à Alet, une présence de 3,6 % de plomb au détriment du cuivre.

Alliages classiques utilisés pour fondre les cloches :

• Métal des cloches anglaises : cuivre 80 %, étain 10,1 %, zinc 5,6 %, plomb 4,3 %…
• Métal des cloches françaises : cuivre 75 %, étain 25 %.
• Métal des cloches françaises, variante nommée « Potin », classiquement utilisée : cuivre 78 %, étain 22 %.
• Métal des cloches piémontaises (une des variantes) : cuivre 76 %, étain 20 %, plomb 4 %
• Métal des cloches russes (une des variantes) : cuivre 82 %, étain 15 %, 1,5 % argent…

Le moule lui-même comprend deux parties qui correspondent à la forme intérieure et extérieure de la future pièce.

La fabrication d’un noyau en briques réfractaires, sorte de cheminée à l’intérieur de laquelle on entretient un feu de charbon de bois (n^o 1), constitue la première étape. Ce noyau est recouvert de plusieurs couches de « terre » – en réalité un mélange d’argile, de crottin de cheval et de poils de chèvre (n^o 2) – lissées à l’aide d’un gabarit en laiton. Il existe deux formats de gabarits (n^o 2), l’un définissant la forme intérieure de la cloche, l’autre la forme extérieure (n^o 3). Malgré leur ressemblance, ils sont bien différents, ce que la coupe d’une cloche permet de visualiser ci-contre.

Une « fausse cloche », composée d’argile et de poils de chèvre, est construite à l’aide du gabarit extérieur. Une fois lissée avec du gras de bœuf, elle reçoit décors et inscriptions en cire, notamment son nom, la date et le nom du donateur. Ce travail très minutieux s’effectue élément par élément. Pour l’estampage des ornements, on utilisait autrefois des matrices en bois gravé (n^o 4), une technique qui imposait un dessin préalable au miroir. Désormais de nouveaux matériaux permettent de concevoir le décor à l’endroit et sont également plus souples.

La « fausse cloche » – préfiguration de la pièce finale – est à son tour recouverte de terre. En séchant, cet enduit constitue une sorte de carapace, que l’on appelle la chape. Au bout de quelques jours, lorsque les moules sont bien secs, on les ouvre pour libérer la « fausse cloche ».

On enterre alors le noyau, la chape et le moule de la couronne dans une fosse remplie d’une terre soigneusement damée. Le métal porté à une température de 1 180 °C dans un four y est déversé au moyen d’un canal en briques traversant la fosse. Les très grosses pièces, d’un poids supérieur à 500 kg, sont placées dans une fosse spéciale (n^o 6). Le lendemain on dégage la terre et quelques jours plus tard on casse le moule, manuellement, avec des sortes de marteaux, pour retirer la cloche définitive (n^o 8). Il reste à la nettoyer et à vérifier sa sonorité, que l’on rectifie au besoin en la polissant. On ajoute alors les accessoires de suspension et le battant.