Comment le fer était fabriqué

Site de la forge de Joseph Jenkes

La forge de Joseph Jenckes est l’endroit où les produits semi-finis de la forge et du laminoir et de la refendeuse étaient transformés en produits finis. Jenckes était un forgeron indépendant qui était lié directement à l’usine de fer. Il a construit son atelier sur le canal de fuite du haut fourneau et a utilisé sa puissance hydraulique pour faire fonctionner un moulin à marteaux et à tréfilage avant que l’eau ne retourne à la rivière.
Sa roue à marteaux était une petite roue hydraulique à dépassement, c’est-à-dire que l’eau passait au-dessus de la roue. Des cames étaient mortaisées dans l’arbre de la roue hydraulique et les cames frappaient la partie arrière d’un marteau à hélice qui était supporté au milieu de l’hélice. Il est probable qu’il s’agissait d’un marteau « à queue » qui produisait des coups rapides pour profiter de la chaleur dans les fines sections de fer. Entre son marteau et son enclume, Jenckes a martelé des haches, des scies, des faux et des rasoirs de tirage.
Pour fabriquer une hache, la barre plate provenant du laminoir était d’abord chauffée à la température requise (indiquée par une observation visuelle à un orange vif) et forgée soit à la main soit sous son marteau électrique en une forme symétrique de papillon. Les ailes du papillon étaient pliées et soudées au marteau. Puisque Jenckes était payé pour « forger des haches » pour l’usine de fer, nous savons qu’il soudait une mèche en acier (importée) plus dure et plus durable sur le corps en fer forgé de la hache. Le tranchant de la hache en acier était forgé en forme de coin, meulé, durci, trempé et aiguisé. La trempe et le revenu sont des procédés métallurgiques spécialisés qui contrôlent les caractéristiques de l’acier. L’outil était chauffé jusqu’à ce qu’il ne soit plus magnétique (ce qui pouvait être vérifié visuellement) et trempé dans une concoction spéciale d’eau ou d’huile qui pouvait être enrichie d’autres additifs. L’acier était maintenant dur mais très cassant. Pour contrôler la fragilité, la hache (en particulier l’acier) était trempée en chauffant lentement le corps de la hache et en observant la progression du tranchant à travers une gamme de couleurs oxydantes. En retirant l’acier de sa source de chaleur une fois la couleur désirée atteinte, le forgeron habile contrôlait la dureté de son outil fini, équilibrant ainsi la dureté et la durabilité pour une fonction particulière, par exemple couper du bois de chêne contre du bois de pin.
Jenckes fabriquait des lames de scie à main et des lames de scierie. Il a pu les fabriquer avec son marteau électrique, mais il est plus probable qu’il ait acheté du fer laminé à la forge. Jusqu’à ce que des analyses plus poussées soient effectuées, il semble que Jenckes utilisait du fer forgé pour fabriquer ses lames plutôt que de l’acier. Dans le cas d’une scie à main pour deux hommes, les extrémités de la lame étaient percées de trous qui permettaient de fixer les poignées en bois à l’aide de rivets. Dans le cas d’une lame de scie de moulin, des trous étaient percés aux extrémités pour permettre à la lame d’être montée dans son cadre alternatif actionné par l’eau. La « nouvelle scierie inventée » par Jenckes était peut-être un moyen de découper les dents de ses lames. Un triangle était découpé dans le corps de la scie pour former chaque dent. Ensuite, que ce soit dans la scie à main ou dans la scie de moulin, les dents devaient être « réglées ». Chaque dent devait être courbée de manière à ce que le tranchant de la lame soit juste un peu plus large que le dos de la lame. Cela permet d’éviter que l’arrière de la lame ne se bloque dans le « kerf » (fente) de la coupe. Chaque dent était ensuite affûtée par limage. Si une scie était réaffûtée, la lame était également réajustée. La forge payait Jenckes pour la fabrication d’un « wrest de scie », l’outil fendu qui servait à plier les dents.
Alors qu’il avait une soixantaine d’années, Joseph Jenckes tirait du fil de laiton et de fer dans son atelier de Saugus. Pour tréfiler du fil, de fines bandes de métal étaient arrondies et effilées à leur extrémité. Le fil était passé à travers une « plaque de tirage ». La plaque de traction était fabriquée en acier avec une série de trous de plus en plus petits et traitée thermiquement pour être plus dure. La plaque de traction était maintenue dans un cadre. Le tréfileur utilisait une paire de pinces spéciales qui étaient saisies par une lanière de cuir et attachées à un mécanisme qui tirait avec une grande force. Plus la lanière tirait fort, plus la pince était serrée. Le fil de laiton était très probablement tiré avec un cabestan ou un guindeau à manivelle pour obtenir un avantage mécanique.
L’équipement de tréfilage de fer de Jenckes reposait sur l’énergie hydraulique. Une manivelle en fer était attachée directement à une roue à eau. Dans la moitié de sa rotation, la manivelle s’éloignait du tréfileur. Dans l’autre moitié de la rotation, la manivelle tournait vers le tiroir à fil. Le tirage du fil de fer était une question de timing et de rythme. Le tiroir à fil tenait les pinces et, lors de la rotation inverse, saisissait le fil à son point le plus éloigné, près de la plaque de tirage. La pince mordait dans le fil et tirait le fer à travers la plaque de tirage lors de la rotation vers l’avant. Le dessinateur relâche les pinces lorsqu’elles se relâchent et saisit à nouveau le fil. Les mouvements étaient répétés jusqu’à ce que le fil soit entièrement tiré à travers la plaque de traction. Le fil était progressivement rendu plus fin et plus long en répétant le processus à travers les trous successivement plus petits.
Après un ou deux tirages à travers la plaque, le fil devenait « durci par le travail ». C’est similaire à ce qui se passe lorsque vous pliez à plusieurs reprises un cintre pour le casser. Le métal devient cassant. Pour soulager les contraintes, le fil métallique était « recuit » pour le ramollir. Le fil de fer était mis dans un feu de charbon de bois et porté à une chaleur orange. Le feu était alimenté et on laissait le fer refroidir lentement jusqu’à ce que le feu s’éteigne. Le fil était alors prêt pour quelques tirages supplémentaires à travers la plaque de tirage.
Pour tréfiler un fil de fer, le fer devait être extra soigneusement fabriqué à cet effet. Lors de l’affinage du fer, le processus devait éliminer les poches de scories vitreuses, car si les scories étaient prises dans la plaque de tirage, le fil se cassait. Jenckes a demandé à la Cour générale du Massachusetts de l’argent pour construire un hangar au-dessus de son atelier de tréfilage. On ne sait pas s’il a obtenu l’argent. Son intention était d’utiliser le fil pour fabriquer des hameçons et des pièces pour les rouets. Lors des fouilles archéologiques de son atelier en 1952, les archéologues ont trouvé plus de 900 épingles en laiton. Pour fabriquer une épingle, deux épaisseurs de fil sont nécessaires. Le fil le plus lourd est utilisé pour fabriquer la tige. Le fil plus léger est enroulé étroitement autour de la tige et une tête est forgée à l’aide d’un très petit ensemble de « matrices » de précision, chacune comportant une cavité hémisphérique qui sert à comprimer la tête pour lui donner une forme ronde. L’épingle avait ensuite une pointe rectifiée à son extrémité et il est probable que les épingles étaient plongées dans de l’étain chaud pour les empêcher de se corroder et pour fusionner la tête à la tige. Peut-être l’une des plus grandes contributions de Jenckes En 1646, Jenckes a demandé à la Cour générale du Massachusetts de protéger ses droits de propriété intellectuelle. Il était sur le point de construire son atelier sur le canal de fuite du haut fourneau. La Cour générale reconnaissait l’intérêt de disposer d’un forgeron capable de transformer des produits semi-finis en produits finis répondant aux besoins des industries naissantes de la Nouvelle-Angleterre, telles que l’agriculture (faux), la construction forestière et navale (lames de scie et haches) et la pêche (hameçons).