Le martinet « à tête d'âne »

Les phrases sans étiquette sont des faits documentés ; les autres sont marquées « probable » ou « incertain ».

Pendant des siècles, dans les vallées de l'Orco, le fer et le cuivre ont été battus avec une machine mue par l'eau : un canal, une roue, un arbre à cames et un long manche en bois qui sert de levier à une tête en fer. Cette page démonte le martinet pièce par pièce, avec les mesures des forges que l'on peut encore voir, explique la mécanique qui le fait fonctionner et suit le chemin qui mène du martinet à l'estampage à chaud d'aujourd'hui.

L'eau, le canal et la roue

Le martinet a besoin de l'eau qui le met en mouvement : c'est pourquoi forges et fours se construisent le long des cours d'eau, là où l'on peut faire des dérivations et des chutes. Au milieu du XVIIIe siècle, l'intendant Rezia di Mombello écrit que l'Orco sert « à l'usage des diverses forges et bâtiments » et la Soana « à quelques forges et moulins ».

La forge Canavet de Canischio, décrite dans les fiches de Cima en 1980, montre l'installation complète. Le barrage de prise est fait de gros galets de rivière posés à sec, en V renversé, et retient un bassin d'environ cent mètres cubes. Le canal est long d'environ 200 mètres et donne une chute d'environ 3 mètres : dans son dernier tronçon il court plus haut que le niveau des moteurs et aboutit sur des galeries de poteaux qui portent les chéneaux en bois, chacun avec sa vanne. À Castellaro, le canal venant de la Soana est large de 1,5 à 2,5 mètres et profond en moyenne de 50 centimètres ; au bout il se partage entre les trompes et les roues, avec une chute d'environ 5 mètres.

Au milieu du XVIIIe siècle, les moulins de la province d'Ivrée ont tous une roue à axe horizontal, alimentée par le haut en montagne et plus souvent par le bas en plaine. À la Canavet il y a les deux types. La roue des martinets est une roue « par-dessus » : en fer, fabriquée par un atelier de mécanique, avec deux couronnes de 2,25 mètres de diamètre extérieur, les augets profilés entre les deux, huit paires de rayons et un moyeu carré de 70 sur 70 centimètres ; sa forme la date du XIXe siècle. La meule tourne en revanche sur une roue à palettes « par-dessous », dite « a schiaffo » (à gifle), que Cima estime rapide, environ 200 tours par minute.

Une roue par-dessus travaille surtout grâce au poids de l'eau qui remplit les augets d'un côté et descend ; une roue par-dessous grâce à la poussée du courant sur les palettes. Aux XVIIe et XVIIIe siècles apparaissent des roues à moyeu de pierre, qui fait office de volant et rend le mouvement plus puissant et plus régulier. À Castellaro le moyeu a un trou octogonal pour l'arbre et des trous radiaux pour les pales en bois, fermées par des couronnes qui forment les caisses où tombe l'eau. Un volant est une masse qui tourne : il accumule de l'énergie cinétique quand la force motrice dépasse la charge et la restitue quand la charge augmente, par exemple à l'instant où la came soulève la tête du martinet.

Sources: Cima 2024, p. 149, 193, 204 ; Cima 1987, p. 43, 65 ; Cima 1981, p. 170, 172-173, fiches 15CA, I01/15CA, I02/15CA, I03/15CA et M01/15CA ; Cima 2025a, p. 105-106

L'arbre à cames

L'arbre moteur est à angle droit avec le manche du martinet et porte une série de cames qui en heurtent l'extrémité courte et soulèvent brusquement la tête. À la Canavet, l'arbre, l'« arbul », est un tronc de châtaignier d'environ 40 centimètres de diamètre et 5 mètres de long, cerclé d'anneaux de fer, avec des tourillons en acier cémenté et trempé aux extrémités ; chaque extrémité repose sur un gros bloc de pierre, le « giradur ». Les cames, appelées « rane », sont des anneaux de fonte aciérée de 50 centimètres de diamètre extérieur et 40 de diamètre intérieur, percés de nombreux trous rectangulaires où l'on enfile des dents en acier forgé ; elles sont fixées à l'arbre par des coins en bois.

À Castellaro, les deux arbres ont des diamètres maximaux de 52 et 75 centimètres et des longueurs de 7,20 et 5 mètres : le plus mince est le plus long. Cima ne dit pas quel arbre va avec quelle batterie. Quatre cames sur une couronne en fonte donnent quatre coups à chaque tour de l'arbre et les cames des différents martinets sont décalées pour alterner les efforts. On lubrifiait les tourillons avec de l'eau amenée par une petite rigole au-dessus de l'arbre. À la forge Giovando de Sparone, dans les années trente, l'arbre était un tronc de chêne cerclé de fer, avec deux bandes d'acier qui portaient les cames entre les deux martinets. Une batterie porte jusqu'à trois martinets sur le même arbre, avec un seul canal et un seul ensemble roue-arbre.

La came transforme le mouvement de rotation continu de l'arbre en un mouvement alternatif du manche. Le nombre de coups par minute d'un martinet est le nombre de tours de l'arbre multiplié par le nombre de ses cames. Décaler les cames des martinets voisins signifie que l'arbre n'a pas à soulever toutes les têtes au même instant : la charge sur la roue reste plus uniforme.

Sources: Cima 2024, p. 192, 206, 209 ; Cima 1981, fiches C01/15CA, C02/15CA et F04/15CA ; Cima 2025a, p. 104-106 ; Cima 1987, p. 54

Le manche est un levier

Cima appelle « maglio a testa d'asino » (martinet à tête d'âne) ou « martinetto » le marteau mû par l'eau, une machine qui s'impose entre le XIIe et le XIVe siècle et reste en usage pendant de nombreux siècles. Dans la forme la plus ancienne, le martinet à queue, le bâti a deux lourds montants en pierre, plus rarement en bois, plantés dans le sol et réunis par deux paires de traverses.

Le manche est un levier du premier genre : le point d'appui est sur le bâti, le bras court du côté des cames, et sur le bras long est emmanchée la masse. Le point d'appui est la « boga », un collier de fer à deux cônes opposés qui repose sur les montants dans des coussinets de métal, plus récemment de bronze : à Castellaro la plaque de bronze s'appelle « sciolino ». La boga se trouve à environ un tiers du manche à partir de la queue ; à la queue une dent, le « palmolino », rencontre les cames de l'arbre, appelées « palmole ». À la fin de la levée, le manche est projeté contre un bloc de pierre ou un ressort, qui le fait rebondir et rend la chute plus forte. Sous la masse se trouve la « dema » ou « dama », le grand bloc de pierre enterré qui porte l'enclume, l'« azzarino » : c'est aussi le principal élément de rigidité de tout le martinet.

Les mesures changent d'une forge à l'autre. À la Canavet, le manche est un tronc de châtaignier de 25 centimètres de diamètre et d'environ 2,3 mètres, la boga un anneau d'acier de 30 centimètres et la masse un bloc d'acier d'environ 30 sur 30 sur 75 centimètres, de l'aciérie Ceresa de Turin. À la forge Giovando, dans les années trente, la tête d'acier pesait environ 400 kilos et le manche était un tronc de noyer long d'environ 4 mètres. Selon Tylecote, cité par Cima, les masses des martinets anciens pesaient environ 100 kilos et celles du XVIIIe siècle arrivèrent à 400 probable.

Dans un levier du premier genre en équilibre, la force multipliée par le bras est la même de part et d'autre du point d'appui. Avec le point d'appui à un tiers de la queue, le bras de la tête est environ le double de celui de la queue : pour soulever la tête, la came doit pousser la queue vers le bas avec une force environ double de son poids, mais il suffit d'un déplacement de la queue égal à la moitié de la hauteur à laquelle monte la tête.

Sources: Cima 2024, p. 177, 198, 204, 206, 210-211 ; Cima 2025a, p. 103-105 ; Bussi 2026, p. 57 ; Cima 1987, p. 54 ; Cima 1981, fiches C03/15CA, C04/15CA, U01/15CA et F02/15CA

Trois formes de martinet et le mouton

Cima distingue, avec les termes de Bertrand Gille, trois formes de martinet « à tête d'âne » : à queue, latéral et frontal. Le martinet à queue est le plus ancien marteau frappant mû par l'eau et, avec le latéral, il apparaît déjà dans les sources de la fin du Moyen Âge ; le frontal arrive plus tard. Le martinet latéral, d'ordinaire tout en bois, est le marteau « à l'allemande » des planches d'Agricola, aux coups peu puissants ; le frontal a les parties portantes en fonte et une masse très lourde, mais Cima n'en signale aucun en Canavese.

Le mouton (berta) est une autre machine : un marteau à chute libre. La masse glisse entre deux guides verticaux et monte en enroulant une courroie de cuir sur une poulie mue par l'eau, quand l'ouvrier presse avec les leviers un galet à friction ; elle retombe quand il le relâche. Le mouton forge la pièce dans des matrices à deux coquilles en acier cémenté et trempé, en peu de coups, sur le lopin chauffé à blanc, environ 1250 degrés.

Cima situe la diffusion des moutons à la fin du XIXe siècle, mais il publie un dessin aquarellé de 1812 de la ferrière de l'avocat Signorelli à Cuorgnè, au lieu-dit Loreto, avec un grand marteau à chute appelé « Berta » soulevé par une roue hydraulique incertain.

Sources: Cima 2024, p. 176, 194, 202, 205-207, 210, 214-216 ; Cima 2025a, p. 112

Régler le coup

Le martinet était conduit par un forgeron expérimenté, assis sur un tabouret bas, qui avec un levier près de la tête réglait la vanne et donc la fréquence des coups ; un aide lui tendait les pièces. Bussi écrit en revanche qu'ils étaient deux au martinet, l'un à la pièce et l'autre au levier. À la Canavet, une vanne à tiroir en bois envoie sur la roue toute l'eau, une partie ou rien : elle donne ainsi aux martinets la vitesse maximale, des vitesses intermédiaires, ou les arrête. À Castellaro une vanne au bout du chéneau était manœuvrée par le marteleur avec des tiges en pantographe.

L'acte de partage des Signorelli, en 1716, le dit avec les mots de l'époque : l'eau ouverte, on voit les martinets « battre fort et ensuite peu ... selon qu'on leur impose plus ou moins d'eau ». Plus d'eau sur la roue signifie plus de couple et donc plus de tours par minute, c'est-à-dire des coups plus fréquents ; moins d'eau, des coups plus espacés.

Sur la pointe de la masse on encastrait des outils en acier interchangeables pour écraser, couper ou poinçonner probable. Donner forme au fer chaud au martinet par des coups successifs s'appelle « scapolatura ». Combien de coups par minute battait un martinet des vallées, les sources lues ne le disent pas : Cima ne donne ni les coups ni les tours des roues incertain.

Sources: Cima 2025a, p. 72, 74, 105 ; Bussi 2026, p. 27, 59 ; Cima 1981, p. 126, fiche I05/15CA ; Cima 2024, p. 206, 210, 213

Autour du martinet : trompe, forge et meule

Le feu de la forge veut de l'air. La trompe hydraulique est un tuyau vertical alimenté par le haut par un chéneau : l'eau tombe sur une pierre à l'intérieur d'un tonneau plongé dans le bassin d'évacuation, l'air aspiré par des trous inclinés dans la partie haute du tuyau se rassemble en haut du tonneau et va au feu par une tuyère. Elle n'a pas de pièces mobiles. À Castellaro la plus grande a deux tuyaux en bois tirés de troncs hauts de 4,20 mètres, avec quatre « narines », et tombe dans un tonneau enterré de 180 centimètres de diamètre.

Avant la trompe il y avait les soufflets, que l'on utilisait par paires pour donner un jet continu ; un soufflet mécanisé coûtait souvent plus que le four. Sur l'apparition de la trompe Cima donne des dates différentes, de la fin du XVIe siècle au XVIIIe ; une trompe existe déjà à Ponte d'Invrea, en Ligurie, dans une estimation de 1619 ou de 1621 incertain.

La forge de la Canavet est une sole de briques réfractaires sur un soubassement de pierre, pour un feu de charbon de bois. La meule est mue par une petite roue de bois par-dessous et une courroie plate de cuir entre deux poulies en double les tours. Le cycle d'une houe montre comment tout s'enchaîne : on coupe un morceau du lopin au martinet, on le chauffe dans la forge jusqu'à l'orange, environ 950 degrés, on l'ébauche au martinet et on recommence ; puis on le finit à l'enclume et à la meule et on le trempe dans l'eau ou dans l'huile.

Dans la trompe, l'eau qui tombe entraîne avec elle l'air aspiré par les trous ; dans le tonneau, l'air se sépare de l'eau, qui sort sous la surface de l'évacuation et le tient fermé, et trouve comme seule sortie le tuyau vers le feu.

Sources: Cima 2024, p. 137, 217-218, 222-225 ; Cima 1987, p. 54, 56 ; Cima 1981, p. 174-176, fiches I04/15CA, F03/15CA, M02/15CA et C05/15CA ; Cima 2025a, p. 100, 102

Du martinet à l'estampage

La structure des forges est mûre au XVIe siècle et jusqu'au XIXe il n'arrive pas de machines nouvelles : seules les dimensions augmentent, avec des chutes d'eau plus hautes, des moyeux de pierre très lourds et des roues plus grandes. Pour Cima, la Canavet a continué à produire « comme si la révolution industrielle était l'affaire d'un autre continent ». Cima l'explique par la machine elle-même : avec trois martinets sur le même arbre, la forge pouvait tripler sa production rien qu'en ajoutant des ouvriers ; c'est pourquoi elle ne s'est jamais renouvelée, jusqu'à ne plus pouvoir soutenir la concurrence.

Dans la vallée de la Gallenca, pourtant, le passage a eu lieu. Le moulin de San Colombano, le Ravetto, vers les années vingt du XXe siècle devient avec la famille Rolle une forge mécanique à eau, puis un atelier d'estampage à chaud des aciers qui utilise la même chute d'eau. De même, avant 1980, la forge de la Batassa à Prascorsano. La forge d'Uzane à Valperga, avec un martinet « à tête d'âne », passe en 1875 aux Varzino, qui la transforment en un atelier de mécanique encore actif en 1980.

L'estampage à chaud déforme la pièce chauffée en l'enfermant entre deux matrices qui en ont la forme, au lieu de la modeler coup après coup comme au martinet. Le mouton, qui forgeait le lopin chauffé à blanc dans des matrices à deux coquilles, est le point de contact entre les deux techniques.

En 2013 la Région appelle la zone entre Castellamonte, Cuorgnè, Rivarolo et Ciriè « le système de l'estampage à chaud et des pièces automobiles du Canavese occidental », où l'estampage à chaud de l'acier et les pièces automobiles restent les secteurs dominants. Que l'estampage d'aujourd'hui descende en partie des forges à eau n'est documenté que pour la vallée de la Gallenca ; pour les forges de l'Orco, un lien direct n'est pas documenté probable. On ne sait pas non plus si des magnins ou des forgerons des vallées ont travaillé dans les premiers ateliers d'estampage, ni combien d'entreprises et de salariés compte aujourd'hui l'estampage : les sources lues ne le disent pas incertain.

Sources: Cima 2024, p. 192, 204-205, 214-215 ; Cima 1981, p. 127, 167, 169-170, fiches 08SC, 09PR et 03VA ; Regione Piemonte 2013, p. 6 ; ISTAT 1971, p. 103

Pour la classe

Proposition de calcul. À la forge Giovando, la tête pesait environ 400 kilos, le manche était long d'environ 4 mètres et le point d'appui se trouvait à environ un tiers du manche à partir de la queue. En négligeant le poids du manche, quelle force la came doit-elle exercer sur la queue pour maintenir la tête soulevée ? Si la tête doit monter de 30 centimètres, de combien la queue doit-elle descendre ? Solution : les bras mesurent environ 1,33 et 2,67 mètres, donc la force est environ le double du poids de la tête, le poids d'environ 800 kilos ; la queue descend d'environ 15 centimètres. La hauteur de 30 centimètres est une hypothèse de la question : les sources lues ne donnent pas la hauteur de la chute.

Deuxième question. À Castellaro chaque couronne porte quatre cames et donne quatre coups à chaque tour de l'arbre. Les sources lues ne disent pas combien de tours par minute faisaient les roues : choisissez une valeur plausible, calculez les coups par minute et discutez de la façon dont ils changeraient en ouvrant davantage la vanne. Troisième question : que se passerait-il pour l'arbre et la roue si toutes les cames d'une batterie soulevaient les têtes au même instant ?

Sources: Cima 1987, p. 54 ; Cima 2025a, p. 104-105 ; Cima 1981, fiche C02/15CA