Inserts de tuyau (Stem Inserts)

Les inserts de tuyau (stem inserts) sont de fines tranches de matériau collées à l'extrémité du tuyau qui vient s'ajuster au col. Elles n'ont aucune fonction porteuse ; elles rendent seulement visible la ligne de jonction entre tuyau et col en y glissant un fin ruban de couleur. La disposition habituelle se compose d'une pièce de fermeture un peu plus épaisse, posée directement sur la face du col, suivie derrière elle d'une ou plusieurs tranches fines. L'ensemble de l'empilement est enfilé sur la goupille qui relie le tuyau au col, puis assemblé à l'époxy pour ne former qu'un seul corps avec le tuyau.

Le matériau des tranches

On utilise pour les tranches de l'ébonite, de l'acrylique, de la corne et des bois durs. Le choix ne dépend pas seulement de l'harmonie des couleurs ; la manière dont les matériaux évoluent au fil des années entre également en ligne de compte. L'ébonite, matériau classique du tuyau, est un caoutchouc dur obtenu par vulcanisation prolongée du caoutchouc naturel, dont la teneur en soufre peut varier, en poids, entre 25 % et 80 %. La lumière ultraviolette oxyde cette surface ; exposé à l'humidité, le soufre libre se transforme en sulfates et en acide sulfurique, et la surface vire d'abord au gris-vert puis au brun. On ne peut donc pas tenir pour acquis que le contraste de couleur du premier jour soit permanent. Pour une comparaison détaillée des matériaux, voir l'article matériaux de tuyau.

Surface plane et axe commun

Deux choses déterminent le résultat : que les faces des tranches soient réellement planes, et que leurs trous soient alignés sur le même axe. Pour obtenir la planéité, les deux faces des tranches sont amincies l'une après l'autre en les frottant sur du papier de verre posé contre une surface dure et plane (une plaque de verre épais, de granit ou de marbre convient) ; des mesures au pied à coulisse confirment que les deux faces restent parallèles. On ne se contente pas ici de l'œil, car le moindre interstice apparaît, une fois le durcissement terminé, comme une fine ligne visible. La pièce de fermeture, elle, est volontairement laissée épaisse et sa face externe n'est pas touchée ; cette surface n'est travaillée qu'une fois le collage terminé, alors que le tuyau est encore sur le tour. Ainsi, le plan qui rejoint le col sort en une seule opération, et l'épaisseur finale de la fermeture est également ramenée à cette étape à la mesure voulue par le design.

Pour l'axe commun, le trou central des tranches est percé en une seule fois, les pièces étant tenues empilées les unes sur les autres avant d'être collées. Le trou est laissé légèrement plus grand que le diamètre de la goupille ; dans la pratique d'atelier, on rapporte qu'un jeu de l'ordre de 1/64 de pouce est laissé. Sans ce jeu, les tranches se coincent sur la goupille et ne s'assoient pas correctement. Pour la logique générale du perçage, voir l'article perçage au tour.

Si la goupille est tournée dans le matériau du tuyau lui-même, elle doit être laissée plus longue de l'épaisseur totale des couches ; sinon, il ne resterait pas assez de longueur pour s'ajuster complètement au fond du logement. Si une goupille toute faite est utilisée, le choix courant se porte sur le Delrin. Cette résine acétal, pour laquelle DuPont déposa une demande de brevet en 1956 et dont la production débuta en 1960 avec l'achèvement de l'usine de Parkersburg, convient à cet usage grâce à son faible coefficient de frottement contre l'acier, mesuré entre 0,31 et 0,37, à sa stabilité dimensionnelle et à sa facilité d'usinage. Dans les ateliers, on indique le plus souvent l'usage d'une tige de 5/16 de pouce (environ 7,9 mm).

Le rôle de l'époxy

Les colles époxy adhèrent dans une certaine mesure mécaniquement à la surface ; c'est pourquoi la partie de la tige de Delrin destinée à être noyée et l'intérieur du logement dans le tuyau sont préalablement rendus rugueux. Après un essai à sec pour vérifier l'ajustement, la résine est mélangée et appliquée en un film fin et régulier sur toutes les surfaces de contact ; les pièces sont pressées l'une contre l'autre et légèrement tournées pour chasser l'air resté entre elles. L'excès qui déborde sur la goupille est essuyé sans attendre, car l'époxy qui déborde s'enlève facilement une fois sec, alors que le résidu resté collé à la goupille compromet l'ajustement dans le logement. Si l'on travaille sans démonter le tuyau du tour, la contre-pointe mobile fait office d'étau qui maintient les pièces en place pendant le durcissement. Le temps réservé à l'attente n'est pas raccourci : un réseau époxy qui n'a pas achevé sa polymérisation n'acquiert pas pleinement sa résistance mécanique, chimique et thermique ; l'empilement n'est donc travaillé qu'une fois complètement durci.

Finition au tour

Une fois le durcissement terminé, les couches sont d'abord arrondies à la main, à l'aide d'une lime grossière ou d'une fine scie, jusqu'à ne plus accrocher pendant la rotation ; le tour est ensuite mis en marche et, à l'aide d'un outil bien affûté et de papier de verre, ramenées au même niveau que le corps du tuyau. La fermeture est ensuite amenée à l'épaisseur voulue et aplanie en façade. L'ajustement de la goupille à sa pleine longueur dans le logement, ainsi que le perçage et le fraisage du canal d'air, sont réservés pour la toute fin ; le tuyau n'est retiré du mandrin qu'une fois ces opérations achevées. L'époxy pigmentée de noir masque les petits vides, mais peut, par capillarité, migrer dans un matériau de tranche poreux et provoquer des taches ; il est donc plus sûr de rendre l'ajustement parfait et de travailler avec une époxy transparente. Pour l'équipement de l'établi, voir l'article tour métallique, et pour l'ensemble du travail, l'article comment fabrique-t-on une pipe.