La fabrication des tubes

 

 

 

Alors attention les amis, avec la fabrication des tubes, nous montons encore d'une marche dans l'art de bien jouer du hautbois baroque et d'en comprendre le fonctionnement! Si vous n'avez pas peur de vous frotter un peu au travail du laiton et de vous roussir les sourcils au chalumeau, et surtout, s'il vous plaît d'ajouter cette nouvelle corde à votre arc, je vous invite à me suivre dans ce tutoriel!

 

Et pour vous en convaincre, sachez que l’intérêt de fabriquer ses propres tubes est double, car non seulement vous gagnerez un degré de contrôle supplémentaire dans la compréhension et le fonctionnement de votre instrument (sans parler de l'impardonnable sentiment de supériorité qui habitera toutes vos conversations sur le sujet avec vos collègues), mais vous constaterez aussi avec bonheur que vos tubes sonneront souvent mieux que ceux du commerce.

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Rappelons que le tube, ou le bocal, selon que l’on parle du système d'anche en une ou deux parties, est un élément essentiel du hautbois baroque et joue un rôle très important dans le confort de jeu, dans la projection du son et la qualité de l’intonation. Fabriqué à partir d’une plaque de laiton découpée en forme de trapèze puis martelée autour d'un mandrin conique, il peut être ensuite soudé (brasé plus exactement), ou simplement recouvert de fil ciré.

 

Photos: systèmes une pièce/deux pièces

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Nous allons donc voir dans ce tutoriel comment les fabriquer, à l’aide d’un peu d’outillage, de mathématiques élémentaires et de méthode.

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Commençons par un peu de vocabulaire:

 

(et d'histoire)

Le bocal/le tube: en français, on utilise le mot "bocal" lorsqu’on parle du système d'anche en deux parties-solution non historique mais néanmoins très répandue de nos jours. Le bocal est le tube conique court qui vient s'insérer dans le hautbois, et sur lequel on vient enfoncer un deuxième tube (de cor anglais le plus souvent), sur lequel est montée l'anche. Dans ce cas, on a tendance à considérer que le bocal est en quelque sorte une partie du hautbois, alors que le tube est, lui, regardé comme étant une partie de l’anche, puisque le roseau est monté dessus. (On parle également du "bocal" du saxophone, qui est la première portion de perce de l'instrument après le bec, et qui est en forme de tuyau coudé.)

Cependant, aux 17e et 18e siècles, l’anche et le bocal du hautbois n'étaient qu'une seule et même chose. Le roseau était ligaturé sur un long tube conique dont la base était insérée directement dans le hautbois. (iconographie)

 

Le système connu aujourd’hui sous l'appellation de « tube en deux pièces » est une solution moderne née des tâtonnements des pionniers redécouvreurs des hautbois de l’époque baroque dans les années 60, notamment le très regretté Michel Piguet.

Outre l’intérêt de pouvoir acheter à moindre coût des tubes de cor anglais rigoureusement identiques entre eux pour pouvoir disposer d’un grand nombre d’anches, cette solution a aussi l’avantage d’associer un bocal unique spécialement réalisé pour chaque instrument, et de le conserver précieusement comme un élément essentiel du hautbois. Les adeptes de ce système ont tous un bocal « fétiche », et le fait qu’il puisse être parfois réalisé dans un métal plus noble comme l’argent atteste de son importance.

Un inconvénient majeur cependant à ce système est qu'il peut occasionner des fuites d'air si la jonction entre les deux tubes n'est pas soigneusement réalisée. Il peut même s'avérer dangereux en situation de concert si l'anche se déboîte accidentellement du bocal en jouant (ça m'est arrivé). Ce risque est particulièrement important si on utilise des tubes de cor anglais de fournisseurs différents pour faire ses anches.

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De plus en plus de hautboïstes font donc le choix aujourd’hui de revenir au système historique des tubes en une pièce, et on trouve désormais dans le commerce un certain nombre de références, usinées en série sur des machines de grande précision et destinées aux modèles de hautbois les plus fréquemment copiés. Cependant, la diversité actuelle grandissante des instruments issus d’ateliers artisanaux à travers l’Europe appelle à autant de solutions individuelles-donc non standardisées.

Un autre élément, évoqué plus haut, est le constat d'une supériorité acoustique des tubes faits-main sur ceux usinés industriellement dans une barre de laiton plein. Il y a d'après moi deux raisons à cela: 1)-les alliages utilisés par les industriels sont plus rigides que le laiton en plaque que l'on trouve habituellement dans le commerce, et 2)-la qualité de surface intérieure sera souvent meilleure sur un tube brasé (plus lisse) que sur un tube usiné. D'où un résultat sonore plus souple et vibrant.

Pour le musicien dévoué et un peu bricoleur, le sujet de la fabrication des tubes « maison » peut donc vite devenir un terrain d’expérimentation passionnant. 

 

 

 

Blague racontée par Michel Henry: comme disent nos amis Belges, le tube est une sorte de tuyau creux avec un trou dedans à l’intérieur.

 

Conicité/Pente d’un tube: 

Pour décrire la conicité en termes imagés: appuyez vos deux mains à plat l’une contre l’autre, puis écartez et rapprochez lentement vos paumes en gardant le contact entre le bout de vos doigts. Ce geste illustre la variation de conicité d’un tube imaginaire. Plus vos paumes s’éloignent l’une de l’autre, plus on dira que la conicité augmente, et plus elles se rapprochent, que la conicité diminue. 

On mesure la conicité d’un tube de longueur donnée à partir de ses dimensions internes d’entrée et de sortie, à l’aide d’un pied à coulisse ou d’une jauge graduée pointue. Le calcul effectué à partir de ces mesure s’appelle la pente. Elle est donc l’expression mathématique exacte de la conicité. 

La pente d’un tube est donnée en pourcentage et elle est le rapport entre la moitié de (D-d) sur la longueur du tube, le tout  x 100, où D et d sont les diamètres internes inférieurs et supérieurs. 

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(illustration)

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P=100x(delta/2)/L

Exemple de calcul de pente pour mon bocal 40K, valeurs en mm: 

D=4.9 d=3 

(D-d)/2=0.95

P=(0.95/40)x100= 2.375 %

La pente de mon bocal 40K est de 2.375%. Si, pour les mêmes valeurs D et d je voulais faire un tube plus long, 42 mm par exemple, alors intuitivement on pourra deviner que la conicité de ce deuxième bocal sera plus faible, mais c’est le calcul de la pente qui nous dira exactement dans quelles proportions.

Pente de mon deuxième bocal: (0.95/42)x100=2,26%

 

Trapèze: pour fabriquer un tube conique, il faut partir du traçage en deux dimensions d’un trapèze sur une plaque de laiton. En pratique, la forme obtenue après enroulement de ce trapèze sur un mandrin ne sera pas un cône strictement parfait aux extrémités parallèles: faites l’expérience avec une feuille de papier A4 enroulé en cône, vous verrez que les bords supérieur et inférieur seront inclinés vers le bas. Et plus on augmente la conicité, plus ce phénomène est accentué. (photo)

Lorsque l’on fabrique un tube conique à partir d’un trapèze, il faut donc garder à l’esprit cet effet de distorsion: pour obtenir à la fin un tube aux bords parallèles et bien droits, il faudra limer les 2 extrémités, ce qui aura pour effet de raccourcir légèrement le tube. La hauteur du trapèze que l’on trace ne correspond donc jamais exactement à la longueur du tube terminé, qui sera donc toujours plus court de quelques dixièmes de mm.

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(photo)

 

Remarque: on entend parler depuis quelques années de tubes dits « à double conicité », qui introduisent un élément de technicité supplémentaire dans la fabrication. Au lieu de partir d’un simple trapèze, les grands côtés du trapèze sont divisés en deux droites de pentes différentes, introduisant donc deux sections de conicités différentes dans le même tube. Nous n’entrerons pas plus que cela dans le détail, même si ces tubes ont fait leurs preuves dans le petit monde des hautboïstes baroques. 

 

Le mandrin: c’est l’outil qui sert à enrouler en le martelant le trapèze de laiton et qui va donner sa forme au tube. Il est de forme conique, en acier trempé pour résister aux déformations. Sa pente doit se rapprocher le plus possible de celle du tube que l’on souhaite fabriquer, et pour cette raison, il peut être utile d’en avoir plusieurs, de différentes conicités.

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(photo)

 

Alliage: le laiton est un alliage, c’est-à-dire ici un mélange de fonderie, composé essentiellement de deux métaux: le cuivre et le zinc, réunis en proportions variables. Les fournisseurs de laiton proposent des alliages plus ou moins riches en cuivre. Plus la proportion de cuivre augmente, plus le laiton sera malléable, et plus la proportion de zinc augmente, plus le laiton sera rigide. Pour l'utilisation qui nous intéresse ici, on recherchera le meilleur compromis entre une certaine flexibilité (apportée par le cuivre), qui favorisera la mise en vibration acoustique synonyme de rondeur de son, et une certaine résistance mécanique (apportée par le zinc), qui limitera les risques de déformation et apportera de la brillance et de la projection au son du hautbois. 

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(photo)

 

Ecrouir/recuire: recuire le laiton consiste à le chauffer au rouge puis à le refroidir pour le rendre plus malléable. On le travaillera ainsi plus facilement. Lorsqu’ensuite on le martèle ou qu’on le lamine, il durcit et devient plus rigide. On dit qu’il s’écrouit. 

A l’inverse, certains métaux ferreux comme l'acier, se durcissent lorsqu'ils sont chauffés au rouge puis brutalement refroidis. Cette opération s'appelle le trempage et donne notamment leur durabilité aux outils de coupe comme les gouges du tourneur sur bois.

 

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Brasure forte/brasure faible: pour réaliser une jointure solide et étanche sur le tube, on réalise un brasage. La brasure est le résultat de l’assemblage de deux parties de métal par l’apport d’un métal dont la température de fusion est inférieure à celle des parties que l’on veut assembler. Pour le brasage du laiton, on parle de brasure faible lorsque le métal d’apport est l’étain (qui fond à …), et de brasure forte lorsqu’il s’agit d’un alliage Cuivre-Argent (qui fond à…).

Nous verrons que, s’il apporte une grande solidité aux tubes, le brasage n’est pas absolument indispensable. Quelques exemplaires de tubes non brasés ont survécu et nous sont parvenus du 18e siècle. Ils sont simplement scellés avec du fil poissé sur toute leur longueur pour en garantir l’étanchéité.

 

 

 

Liste des outils et matériaux nécessaires à la fabrications des tubes. (lien clickable PDF)

 

-du laiton en plaque. Pour les tubes de hautbois baroque, je recommande une épaisseur de 0.4mm, pour ceux de hautbois d’amour: 0.4 ou 0.5mm, et pour des tubes de hautbois classique: 0.3 mm.

 

-un ou plusieurs mandrins en acier trempé. La conicité de votre mandrin devra être aussi proche que possible de celle du tube que vous voudrez fabriquer, idéalement. Une conicité relativement standard serait de… C’est l’outil le plus spécifique, et aucun fournisseur de matériel de hautbois ne les propose à la vente-à ma connaissance. Il faudra donc vous adresser à un atelier de tourneur et leur fournir vos mesures. 

Alternative du commerce: 

-tire crin chez Vergez-Blanchard

-Chiarugi: mandrel for baroque oboe 60 mm Round (plusieurs références?)

 

Exemple de mesures pour un mandrin pour tubes de hautbois baroque:

Exemple de mesures pour un mandrin pour tubes de hautbois d’amour:

Exemple de mesures pour un mandrin pour tubes de hautbois classique:

 

-un maillet en bois, qui servira à marteler le laiton autour du mandrin

 

-une pointe à tracer

-un petit réglet en métal pour tracer les lignes du trapèze sur la plaque de laiton

-une cisaille à métal pour découper le trapèze

-une lime à métal droite 

-un pied à coulisse

-une lime fine plate, une lime fine ronde et une lime fine triangulaire

-un bloc en bois rainuré pour marteler le tube

-un chalumeau pour brasage du cuivre et du laiton (température?)

-des baguettes de brasure forte Cuivre-Argent de 1mm de section

-un pot de flux décapant pour brasure du laiton

-un petit récipient rempli d’eau froide

-une pince thermique

-une perceuse ou visseuse électrique (pas indispensable, mais permet de faire de beaux tubes)

-du fil fin de coton

-du papier abrasif grains 180 et 400

-optionnel: un set de poinçons alphanumériques, qui vous permettra de marquer vos tubes et de les différencier.

-optionnel: un morceau de brique réfractaire

 

Méthode de calcul pour reproduire un tube à partir d’un modèle existant.

B=pi x (D+e)

 

 

 

Conseils pour bien réaliser une brasure à l'argent:

 

Braser un tube proprement n'est pas toujours aisé et demande un peu de pratique. Les problèmes fréquemment rencontrés sont les suivants:

1-Le métal d'apport coule à l'intérieur du tube

2-les bords du trapèze s'écartent l'un de l'autre sous l'effet de la chaleur avant que la brasure n'ait eu le temps de s'écouler dans la rainure.

3-Une trop grosse quantité de métal d'apport a fondu sur le tube en paquets.

4-le chalumeau chauffe trop fort, ou bien pas assez. Trop fort: le laiton lui-même commence à fondre. Pas assez fort: le laiton n'atteint pas la couleur rouge.

 

 

2-Le laiton, lorsqu'il est martelé, garde une sorte de "mémoire" des tensions de déformation. Lorsqu'ensuite on le chauffe au rouge pour réaliser la brasure, ces tensions vont se libérer et le tube risque de se rouvrir légèrement si les derniers coups de maillets ont "imprimé" cette information dans le métal. Pour éviter cela, il faut terminer le martelage en mettant les deux bords en compression l'un contre l'autre. Comme le métal garde en mémoire les tensions du martelage, celles-ci seront libérées lorsque le métal sera porté au rouge et amèneront le tube à se déformer, voire à se rouvrir. Si les derniers coups de maillet ont imprimé une force d’écartement aux 2 bords, ceux-ci risquent de s’écarter pendant le brasage, tandis que si l’on martèle en compression les bords l’un vers l’autre, ils resteront plus facilement jointifs pendant le brasage.

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Bien mettre à vif (« nettoyer »)les deux bords de la zone à braser avec une lime triangulaire, puis appliquer le flux à froid sur la rainure. 

Commencer par poser un premier point de soudure à la base du tube pour éviter que les 2 bords ne s’écartent l’un de l’autre pendant l’opération, puis reprendre le brasage du haut vers le bas. Si on commence en haut jusqu’en bas sans avoir scellé la base, le tube aura souvent tendance à s’ouvrir sur les derniers mm avant que le métal ait pu couler jusqu’en bas. 

 

Travailler rapidement, ne pas apporter trop de métal pour éviter les coulures externes et internes (qui sont très difficiles à retirer). Ce n’est pas la flamme du chalumeau qui doit faire fondre la baguette, mais le le contact avec le laiton chauffé au rouge. Dès que le tube passe à la couleur rouge, retirer de la flamme et immédiatement appliquer l'extrémité de la baguette au contact de la rainure. Le métal d'apport doit fondre aussitôt et s'écouler dans l'espace qui sépare les deux bords. Recommencer jusqu'à ce que la brasure ait coulé sur toute la longueur de la rainure.

Pour réduire les risques d'écartement des 2 bords, qui se produit le plus souvent à la base du tube, je commence par mettre un point de brasure à cet endroit, puis je procède du haut vers le bas.  

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(insérer vidéo)

 

Si le métal d’apport ne s’écoule pas bien, c'est que:

-le laiton n’était pas assez chaud (il doit être rouge sombre), ou bien la baguette de brasure est trop épaisse 

-la rainure était oxydée (la surface à braser doit être passée à la lime)

-le flux est périmé. Le rôle du flux est d'empêcher le laiton de s'oxyder sous l'action du chalumeau, pour permettre au métal d'apport de fusionner sur celui-ci. Après un an ou deux son efficacité diminue et il faudra en racheter.

 

Le flux étant un produit toxique, on l'utilisera de préférence dans un endroit bien ventilé. Il est également recommandé d’avoir un récipient d’eau et un extincteur à proximité.

 

 

 

 

Comment réaliser l’ovalisation du haut du tube? Acheter un mandrin Chiaruggi et marteler dessus délicatement. L’ovalisation commence à 1cm/1,5 cm du haut du tube.

 

Principes de base:

 

-ouvertures idem, L plus long: 2e harmonique baisse (C2 notamment)

-L et B idem, b diminue: C2et D2 baissent/b augmente: C2 et D2 montent

-B augmente, diapason monte

-B diminue, diapason baisse

-L augmente, son plus rond, plus d’harmoniques graves, plus de résistance, moins de brillance et de projection

-L diminue, plus de brillance, moins de résistance, son plus clair.

 

Problème->solution

 

Sol2 instable ou un peu haut: faire un tube plus long. Ou bien ajouter un peu de fil à la jointure des deux tubes sur le système en deux pièces

Fa1 résistant et un peu haut: augmenter b de 2 dixièmes de mm.

La2 craque: diminuer b, aplatir l’oval un peu plus si tube en une pièce

Octave D1-D2 trop courte: diminuer la conicité (diminuer B)

C2, D2 trop hauts: faire un tube plus long

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Comment faire un tube pour un instrument qui n'en a pas encore ou qui n'en a plus? (par exemple pour un fac simile ou pour un instrument original)

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Le plus logique est évidemment de partir d'un tube qui fonctionne déjà pour un instrument plus ou moins similaire. 

Comme il n'existe quasiment aucun tube/aucune anche qui aurait survécu auprès de l'instrument de l'époque baroque auquel il était associé, il faudra faire appel à votre jugement personnel dans la recherche des dimensions optimales de vos tubes. Si deux tubes de mesures différentes peuvent parfois mener au même résultat en terme de diapason, c'est votre préférence personnelle en matière de couleur de son, de projection et d'intonation qui devra vous guider. Il faudra tout de même garder à l'esprit cette phrase extraite du traité de bidule: "avec une bonne anche, blabla aussi fort qu'une trompette et aussi doux qu'une flûte à bec.", ce qui devrait logiquement vous amener à exclure les solutions opposant une trop grande résistance au passage de l'air.

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