Tirer au plomb : balles coulées et balles plomb du commerce

Tirer une balle de plomb nu dans une arme moderne n'est pas un tir dégradé : c'est un autre régime, avec ses contraintes propres. La balle n'a pas de chemise pour encaisser la pression et la friction — elle doit donc être plus dure, ajustée au canon, lubrifiée, et lancée moins vite. En échange, elle coûte une fraction du prix d'une balle chemisée, elle recule peu, et elle n'use pratiquement pas le canon.

Deux pratiques coexistent et se confondent souvent : couler ses balles soi-même, et acheter des balles plomb du commerce — souvent électro-cuivrées — pour les charger à vitesse modérée. Cette page traite des deux, en séparant ce qui relève de l'une et de l'autre.

Le premier argument est économique, et il l'était déjà quand Whelen écrivait : le plomb allié, les gas checks et l'amorce réunis coûtaient une fraction du prix d'une balle chemisée du commerce. Le rapport n'a pas changé de nature.

Le second est mécanique. Une balle de plomb n'attaque pas l'acier comme une chemise en maillechort : l'usure par friction et l'érosion sont pratiquement nulles, et Whelen n'estime une vie de précision limitée — de l'ordre de 20 000 à 40 000 coups — que pour ses charges à gas check les plus fortes. À charge modérée, le canon ne compte plus les coups.

Le troisième est plus discret : à vitesse réduite, le recul et le bruit tombent, ce qui rend praticable l'entraînement de volume aux distances courtes avec une arme de gros calibre.

Le plomb pur est trop mou pour tout autre usage que le tir à très basse vitesse. On le durcit en l'alliant — historiquement à l'étain ou à l'antimoine, et, aux temps anciens, au mercure.

Les deux métaux ne jouent pas le même rôle :

• L'antimoine durcit. Il a supplanté l'étain dans l'industrie pour deux raisons : il coûte moins cher, et son point de fusion est plus élevé, donc l'alliage risque moins d'être fondu par les gaz chauds de la poudre sans fumée.
• L'étain fait couler. Il n'apporte guère de dureté, mais il fait mieux couler l'alliage : la matière remplit l'empreinte du moule jusque dans les arêtes du culot et le fond des gorges. C'est un métal de coulée, pas de dureté — et c'est pourquoi les balles matricées du commerce s'en passent alors que les balles coulées en contiennent.

La règle qui commande le choix est simple : plus la vitesse est élevée et plus le pas de rayure est court, plus l'alliage doit être dur — sans quoi la balle « chasse » légèrement au moment où elle prend les rayures, et s'en trouve déformée.

Ces deux dernières lignes méritent d'être lues ensemble : deux praticiens sérieux, deux alliages qui vont du simple au double en antimoine, et deux comptes rendus de bons résultats. La dureté n'est pas une valeur à atteindre dans l'absolu, c'est un réglage à faire tenir avec la vitesse, le pas et l'ajustement au canon.

La littérature ancienne raisonne en proportions d'alliage, pas en duretés. Pour situer l'échelle, Vaughn a mesuré au duromètre Brinell qu'il avait lui-même construit, en étudiant les noyaux de balles chemisées :

• plomb pur : environ 5 BHN ;
• linotype : environ 22 BHN ;
• noyaux de balles chemisées du commerce : entre 6 et 11 BHN.

Il donne aussi la conversion pratique : la limite d'élasticité du plomb, en psi, vaut environ 515 fois le nombre Brinell. Un facteur quatre sépare donc le plomb pur du plomb d'imprimerie — c'est l'intervalle dans lequel se joue tout le réglage d'un alliage de balle.

Le linotype est précisément un alliage plomb-antimoine, comme le métal des plaques de batterie ou certaines soudures. Il a longtemps été la source de plomb dur du praticien ; la composition au plomb ayant disparu des imprimeries, cette source s'est tarie, ce qui explique que la question du plomb dur revienne aujourd'hui plus souvent que celle de l'alliage lui-même.

C'est le point le plus contre-intuitif du sujet, et celui qui règle le plus de problèmes de précision.

Une balle de plomb, avec ou sans gas check, se tire à un diamètre légèrement supérieur au diamètre de fond de rayures (groove diameter). Whelen chiffre l'excédent :

Ses propres charges suivent cette règle : canon de .30-06 à fond de rayures 0,308″, balle calibrée à 0,311″ ; .270 Winchester à 0,278″, balle à 0,280″ ; .257 Roberts à 0,2565″, balle à 0,258″.

La raison tient à ce qui se passe dans les premiers millimètres. À la mise à feu, le collet de l'étui se dilate avant que la balle, lourde et inerte, n'ait bougé ; du gaz s'engouffre entre le collet et la balle, et une partie fuit devant elle. La balle ne referme le canon qu'en s'écrasant sur son culot contre les rayures. Une balle légèrement surdimensionnée laisse moins de place à cette fuite initiale et scelle le canon plus tôt, donc entre dans les rayures avec moins de déformation. Whelen en tire l'observation qu'à balle légèrement surdimensionnée, on tient couramment 1,5 à 2 pouces à 100 yards sans nettoyer le canon, presque indéfiniment.

La convention des fabricants d'outils de rechargement, expliquée par Whelen, tient en une phrase : dans un numéro à six chiffres comme Ideal 308241, les trois premiers chiffres donnent le diamètre de calibrage en millièmes de pouce — ici 0,308″ — et les derniers la masse ou un simple numéro d'ordre. Le moule coule volontairement quelques millièmes au-dessus, pour qu'on puisse ramener la balle à la cote exacte dans l'outil de calibrage-lubrification.

Le gas check est une coupelle de cuivre emmanchée à force sur le culot de la balle, qui reste dessus au tir. La balle est coulée avec une base légèrement conique pour la recevoir.

Son rôle est thermique avant d'être mécanique : sans protection, les gaz de la charge plus forte nécessaire à une vitesse plus élevée fondent la base non protégée avant que la balle ne quitte le canon, et la précision disparaît avec elle. La coupelle interdit ce contact direct.

C'est ce qui ouvre le régime intermédiaire de la section 6. Whelen note en outre que la précision obtenue avec balle à gas check est, en règle générale, aussi bonne qu'avec une balle à base nue — on ne paie donc pas la vitesse en dispersion — et que l'intérêt du procédé est qu'il reste entièrement à la portée du tireur : on coule la balle et on emmanche la coupelle soi-même.

Mann a consacré des années à chercher pourquoi une balle manque le point visé sans avoir basculé en vol. Sa conclusion : la balle est déséquilibrée, son centre de gravité ne coïncide pas avec son centre de forme. Dans le canon, ce centre de gravité décrit autour de l'axe une spirale dont le diamètre va d'une fraction de millième de pouce à deux ou trois millièmes — souvent moins qu'un cheveu ; à la sortie, la balle part par la tangente à cette spirale, et non dans l'axe du tir. L'écart au but suit.

Trois défauts de fabrication produisent ce déséquilibre, et tous sont propres à la coulée :

• Les bulles. Mann publie dix balles fraîchement coulées — quatre en .28 d'un moule Pope, six en .22 d'un moule Ideal — dont chacune contenait une cavité d'air, mise en évidence en enfilant un fil de fer dans le trou après avoir coupé la pointe. Ce n'était pas un lot trié : c'était le premier lot examiné.
• Le remplissage incomplet. Le plomb peut ne pas venir jusqu'aux arêtes du culot ou au fond des gorges — c'est le défaut que l'étain corrige.
• Le culot oblique. Un moule bien fini ne garantit pas une base perpendiculaire à l'axe, et le calibrage l'aggrave : pousser la balle dans une matrice rend la base oblique en proportion de la réduction, et la balle n'y passe pas centrée. Mann insiste sur le point qui compte pour le tireur : le danger n'est pas de tirer des culots obliques, c'est de croire qu'on tire des culots droits.

L'alliage homogène n'y suffit pas non plus : rien dans l'aspect du bain ne dit que l'étain y est réparti uniformément.

Une balle de plomb non lubrifiée emplombe : le plomb se dépose dans les rayures, et la précision se dégrade jusqu'à imposer un nettoyage. Le phénomène s'observe encore aujourd'hui sur les slugs de fusil de chasse non lubrifiés tirés en canon rayé.

Le lubrifiant est logé dans des gorges annulaires de la balle et appliqué avec l'outil de calibrage. Deux dispositions historiques subsistent :

• lubrification extérieure — les gorges graissées restent à l'air libre, comme sur la .22 Long Rifle d'aujourd'hui ;
• lubrification intérieure — la balle est enfoncée plus profond, le collet recouvre les gorges. C'est la disposition adoptée dès qu'il a fallu transporter les cartouches en poche ou en ceinturon, la graisse se frottant et retenant la poussière.

Les formules sont un artisanat. Hatcher en rapporte trois, dont la sienne : parts égales de cire d'abeille et de paraffine, additionnées d'environ 25 % en volume de graisse (vaseline ou graisse à godet graphitée) pour amener la consistance voulue. Le contrôle est empirique : on laisse refroidir deux échantillons, l'un à température ambiante, l'autre au réfrigérateur ; trop cassant à froid, on ajoute de la graisse ; trop mou, de la cire. Les formules du service technique de la NRA qu'il publie reposent sur la cire du Japon graphitée, ou sur cire d'abeille et carnauba liées à l'huile de ricin.

Une même cartouche à étui moderne se prête à trois régimes, du plus doux au plus vif :

La limite haute de la balle nue est remarquablement stable d'une source à l'autre — et pour deux raisons différentes. Whelen la place vers 1 500 pi/s, au motif que le culot non protégé fond au-delà. Mann, une génération plus tôt et par une tout autre voie expérimentale, constate qu'au-dessus de 1 450 pi/s la précision utile en cible disparaît, quelle que soit la poudre employée. Deux mécanismes, un même seuil : c'est là qu'il faut mettre le gas check.

À titre d'ordre de grandeur — voir l'avertissement ci-dessous — Whelen tirait au banc, en .30-06, une balle Bond-Loverin à gas check de 161 grains coulée en 90/5/5, calibrée à 0,311″, lubrifiée à l'Ideal, sur 18 grains de poudre du Pont 4759 : groupement de 0,42 pouce à 100 yards pour cinq coups. Il donne pour cette charge une vitesse d'environ 1 430 pi/s (435 m/s). Ses moyennes sur dix coups tournaient autour de 1,5 pouce, dans trois calibres et chez d'autres tireurs que lui.

Son protocole compte autant que sa charge : chanfrein de bouche, recalibrage du collet seul, collet réalésé exactement au diamètre de la balle, intérieur du collet poli à la laine d'acier, balle assise de sorte que l'ogive touche à peine les rayures.

Acheter des balles de plomb toutes faites est une pratique distincte, et elle est aujourd'hui la plus répandue. Elle supprime la fonderie, le moule et le calibrage — donc les défauts de la section 4 — mais elle ne supprime ni la question du diamètre, ni celle de la vitesse.

Deux différences avec la balle coulée :

• Elles ne sont pas coulées. La quasi-totalité des balles de plomb du commerce sont matricées : un fil de plomb est tronçonné à longueur, puis forgé à froid dans une matrice à la forme finale. Le procédé part de plomb massif et non d'un bain : ni bulle, ni remplissage incomplet, et pas besoin d'étain.
• Elles sont souvent revêtues. Cuivrage électrolytique ou revêtement polymère y tiennent lieu de lubrification en gorges. Le revêtement n'est pas une chemise : il ne change pas la nature du projectile, et les vitesses restent celles du plomb.

Le diamètre reste à vérifier au regard du canon : une balle du commerce est vendue à une cote unique, qui n'est pas nécessairement celle qui convient à une arme donnée.

Voir aussi :

• La cartouche 7,5 × 55 Swiss et le Karabiner 31 — un calibre et une arme où le tir au plomb se pratique couramment.
• Le fusil Mosin-Nagant — sa section 6 décrit la mesure du diamètre réel de l'âme, préalable au choix d'un moule.
• Le choix des amorces — les charges réduites de cette page changent aussi les besoins d'allumage.
• Balistique intérieure — l'obturation et la montée en pression évoquées à la section 3.
• Guide de rechargement — l'index des pages de rechargement.

• Townsend WHELEN, Small Arms Design and Ballistics, vol. 1, Small-Arms Technical Publishing Company, 1945 — alliages, ajustement au canon, gas check, régimes de charge et charges de l'auteur. Consultable sur archive.org. Nous hébergeons le volume 2, consacré à la balistique.
• Franklin W. MANN, The Bullet's Flight from Powder to Target, 1909 (réimpr. 1942) — PDF — défauts de coulée, culots obliques, déséquilibre et départ par la tangente, limite de vitesse de la balle lubrifiée.
• Julian S. HATCHER, Hatcher's Notebook, 1947 — PDF — formules de lubrifiant du service technique de la NRA, alliage 96/2/2, essais de Frankford Arsenal sur la graisse en chambre.
• Harold R. VAUGHN, Rifle Accuracy Facts, Precision Shooting Inc., 1998 — chapitre 8 : duretés Brinell mesurées du plomb pur, du linotype et de noyaux du commerce.
• Brian J. HEARD, Handbook of Firearms and Ballistics, 2e éd., Wiley, 2008 — rôles respectifs de l'antimoine et de l'étain, matriçage des balles de plomb du commerce, emplombage des canons rayés.

Page vérifiée. Ce qui a été confronté aux sources, et les limites de ce qu'elles établissent, figurent sur la fiche de vérification.