Les spiraux : l’art d’avoir du ressort (II)

Une fois la course à la précision lancée dans le but de permettre aux marins de calculer leur position en mer, les horlogers les plus brillants ont tout mis en œuvre pour retravailler les composants les plus susceptibles d’apporter une amélioration chronométrique à leurs montres. Après les échappements – à détente principalement – et les balanciers – bimétalliques à serge coupée principalement –, les chronométriers les plus doués de la fin du XVIIIe siècle et du début du XIXe siècle se sont penchés sur la mise au point de spiraux originaux capables d’améliorer encore le rendement et la précision de leurs garde-temps.

Principal problème des instruments emmenés en haute mer : la corrosion due à l’air salin et à l’humidité. Second problème : les écarts de température rapides ayant une incidence sur la rigidité du métal et, par voie de conséquence, sur la précision d’ensemble du garde-temps. Les plus grands spécialistes anglais et français de l’époque ont alors essayé un nombre important de matériaux comme le verre ou l’or, tous deux non corrosifs. Les spiraux en verre, certes de longueur quasi invariable, se sont révélés trop fragiles. Quant à ceux en or, inaltérables, ils avaient la fâcheuse tendance de s’allonger à la moindre chaleur. Bref, l’acier « fondu », étiré et laminé à froid, puis traité thermiquement (bleui), a finalement remporté tous les suffrages et ce, jusqu’aux premières années du XXe siècle.

La forme crée la fonction

Tout le monde l’aura compris, les spiraux sont fondamentaux pour assurer la bonne marche d’une montre. On aurait pu croire que ce fin ruban de métal allait rester invariablement plat et en forme de spiral. En réalité, les horlogers les plus doués se sont très vite rendu compte que ce modeste élément avait une importance considérable dans le fonctionnement d’une montre et dans sa précision. Mais c’est en association avec un échappement de qualité et un balancier de belle facture qu’il peut le plus aisément faire la différence. Les horlogers ont alors découvert que le point d’ancrage des spiraux plats ne permettait pas un développement homogène et que chaque détente ou contraction avait une incidence, aussi faible soit-elle, sur l’axe de balancier et par conséquent sur la précision diurne. Les puristes ont donc cherché des dessins permettant à ce ressort d’avoir une action efficace sans parasiter le système par des perturbations périphériques. Les uns l’ont construit cylindrique, tandis que d’autres en dévoilaient une version sphérique. Le but : produire un développement le plus concentrique possible et réduire le balourd au maximum pour offrir une oscillation du balancier la plus précise, ou la moins perturbée, possible. Il n’était toutefois pas concevable de faire rentrer ces spiraux en élévation dans des montres de poche que la mode voulait alors fines. Des horlogers comme John Arnold, puis son fils John Roger et Abraham-Louis Breguet ont travaillé sur des spiraux plats dont la courbe terminale présentait une élévation et un rentant – une courbe assurant une liaison intérieure et extérieure du spiral – pour garantir une concentricité optimale des 12 ou 15 spires du ressort formé selon une spirale d’Archimède.

Le gain en matière de précision pour les montres de qualité fut considérable. En 1860, un ingénieur de l’École polytechnique française du nom d’Édouard Phillips devait établir une relation très simple entre la durée des oscillations, le moment d’inertie du balancier, la longueur et le moment élastique du spiral. Il devait créer un tableau des courbes devant permettre au spiral de conserver un centre de gravité au repos et en mouvement précisément au centre de ce même spiral, c’est-à-dire placé théoriquement sur l’axe de balancier. De cette façon, aucune pression ne s’exerce sur les pivots en contact avec les pierres du balancier en même temps que la friction se réduit à la pointe dudit pivot (en théorie et dans le cas d’une montre posée à plat). Depuis, ces courbes sont toujours d’actualité et les marques les emploient dans leurs montres de qualité avec des spiraux dont le matériau constitutif n’est plus un acier fondu étiré et laminé puis bleui, mais un alliage complexe à haut rendement et amagnétique.

Les spiraux du XXe siècle

Jusqu’à l’aube du XXe siècle, tous les spiraux de qualité avaient été fabriqués en acier bleui au feu et associés à des balanciers à serge bimétallique (acier et laiton) avec des vis de réglage en or ou en laiton. Seulement, l’arrivée de l’électricité et des premiers aimants devait démontrer la faible capacité des montres mécaniques à résister convenablement à cette nouvelle venue que l’on appelait la « fée électricité ». On notera que les premiers spiraux réalisés dans un alliage contenant une part de fer et environ 36 % de nickel ont fait leur apparition à l’aube du XXe siècle. Il s’agit d’un alliage créé par Charles-Édouard Guillaume nommé l’« Invar » (invariable). Résistant convenablement au magnétisme et doté d’un faible taux de dilatation, il a nécessité la création de balanciers monométalliques (bronze-béryllium), moins onéreux que les bimétalliques et, eux aussi, insensibles au magnétisme.

Le Dr Straumann (Precision Engineering) a également mis au point différents alliages métalliques pour améliorer la qualité des spiraux dès le début des années 1930. De son étonnante alchimie intégrant jusqu’à sept éléments purs en quantités infinitésimales est né le spiral moderne. Son aspect simple cache une grande complexité d’exécution et la mise en œuvre de coûteux matériels de précision. Pour cette raison, rares sont les sociétés à en avoir intégré une chaîne de fabrication dans leurs ateliers. Le spiral est devenu la spécialité d’un nombre très limité d’entreprises qui détiennent le quasi-monopole dans leur secteur.