 la géométrie:
http://img89.exs.cx/my.php?loc=img89&image=gomtrie.jpg
anatomie d'un cadre:
http://www.aspttvttchalons.com/dossiers/anatomie.htm#cadre
les types d aluminium utilisés:
La dénomination des alu corroyés (nuance courament utilisée) suit la règle des 4 chiffres. Par exemples : 7005. Le premier chiffre represente l élément principal d addition : 1 : teneur d alu > 99% (non allié : norme spécifique), 2 : cuivre, 3 : manganese, 4 : silicium, 5 : magnésium, 6 : magnésium + silicium, 7 : zinc, 8 : autre élément Le deuxieme chiffre désigne la modification subie depuis l alliage originel. Généralement "0" Les deux derniers chiffres sont l identification de l alliage. L alu 7075 est un alliage à prépondérance de zinc : dénomination chimique : A-Z 5 GU. Du magnesium et du cuivre sont presents dans le métal. Sa résistance élastique est de 52 N/mm2, mauvaise soudabilite. On fait mieux avec l alu 7049 qui sait résister jusqua 60 N/mm2. Mauvaise soudabilite aussi. L alu 5086 a une limite élastique de 31 N/mm2, et a une bonne soudabilite Ces alu sont utilisés partout : Aéronautique, automobile, Train, maritime, cyclisme, disque dur d ordinateur...
alu contre acier:
Acier, alu que choisir ? Certains sont des fans du premier alors que d'autres seront des adorateurs du second ! Petit récap' afin d'éclairer votre lanterne...
L'aluminium :
Les cadres VTT ne sont jamais fait en aluminium pur. Il s'agit bel et bien d'un aliage entre l'aluminium et d'autres composants. L'aluminium est prélevé de la bauxite puis aditionné de zinc, de magnésium. Ceci a pour but d'obtenir des spécificités propres à certains utilisations.
Les noms donnés à ces différents types d'aluminiums proviennent du numéro de série correspondant au matériau avec lequel ceux-ci ont été couplés : ainsi on trouvera par exemple un alu 7005... Il n'est pas rare de voir certaines marques donner un nom à l'aluminium utilisé plutôt qu'un code comme vu ci-dessus.
On notera que le numéro de donné à l'aluminium concerné n'est pas gage de qualité.
Les alliages les plus utilisés dans la conception des tubes de série sont : 5000 (facilité de soudure), 6000 (assemblage par collage) et 7000 (légéreté et performances).
L'aluminium est franchement moins résistant que l'acier. La limite de résistance de celui-ci est dépassée aisément et on assiste alors à une déformation de la matière. Pour pallier à ce problème, les constructeurs augmentent l'épaisseur des tubes ce qui provoque un sensible surplus de poids.
L'aluminium est plus souple que l'acier. Les constructeurs doivent alors jouer sur la section du tube afin de gagner en rigidité (fortes sections dites "overzise").
Les tubes aluminium sont particulièrement nerveux. Cependant, du fait de leur faible résistance élastique, les cadres aluminium offrent une longévité plus faible que les cadres acier.
Si l'on se base sur un même volume, l'aluminium est franchement moins lourd que l'acier. Ainsi, du fait de la nervosité procurée par ce gain de poids, les cadres aluminium perdront de leur résistance élastique au fil du temps. Cependant, les tubes en alliages d'aluminium les plus performants font appel à des procédés thermiques finaux après assemblage du cadre. Ceci dimininue les risques encourus aux tubes durant la phase de soudage à hautes températures. Il faut aussi noter que ce procédé permet d'augmenter la résistance plastique du cadre et de proposer des cadres légers en minimisant l'épaisseur des tubes.
L'aluminium peut être anodisé, brossé, brut, peint ou poli. A noter que les acdres anodisés perdront malheureusement vite leur éclat d'origine! Optez si vous le pouvez our un cadre poli ou brossé. Cependant, un point à ne pas négliger est la résistance de l'aluminium à la corrosion.
NB : on parle souvent d'aluminium "double, triple butted" ! Le triple sera plus solide au niveau des soudures car celui-ci aura été renforcé à ce niveau. Cette "qualification" signifie aussi une rigidité acrrue ainsi qu'un gain de poids ! Cependant, le prix d'un cadre "triple butted" sera plus important qu'un "double butted".
L'acier :
L'acier représente le plus grand choix de tubes différents dans toutes les gammes de qualité. Mais c'est aussi le matériau le plus facile à assembler. Ce matériau offre une bonne résistance élastique et un certain confort : un bon compromis entre résistance et légéreté.
Les adjuvants de l'acier sont essentiellement composés des éléments suivants : carbone, chrome, magnésium, manganèse, molybdène, nickel, silice et Vanadium.
Les tubes les plus basiquement employés pour la fabrication d'un VTT sont dénommés HI-Ten (High Tensile). Leur épaisseur est constante. Les tubes acier les plus utilisés sont dits CR-MO ou CROMO : ces types de qualité acier offrent un modelage des tubes adapté à des critères d'exigeance élevée. Dans ce cas, la composition d'acier est enrichie de chrome et de molybdène. Ceci permet alors un étirage à épaisseurs différenciées. Cette méthode permet d'allier légéreté, résistance et nervosité. Elle est dénommée D.B.T ( Double Butted Tubing).
Les tubes acier les plus aboutis subissent des traitements thermiques finaux (tout comme l'aluminium) afin d'augmenter encore leur résistance. Pour cela, il suffit de tremper à haute température le matériau puis le refroidir progressivement afin d'augmenter sa ténacité.
En ce qui concerne l'aspect d'un cadre acier, mieux vaut en prendre un peint plutôt que vernis ! Les éclats sont en effet plus fréquents sur les cadres polis que sur les cadres peint, sans compter les risques de corrosion (point sensible de l'acier). Les risques de corrosion dont d'autant plus importants sur un chromé.
A noter tout de même que les cadres acier se font de plus en plus rares ! De petits fabriquants utilisent encore ce matériau. Les VTT cadre acier tendent à devenir de véritables "collector".
En conclusion...
Nous avons à faire dans ce cas à deux matériaux bien distincts : l'aluminium permet d'obtenir des VTT légers et rigides d'où une certaine sensation d'inconfort. L'acier, quant à lui, proposera un confort accru ainsi qu'une résistance plus importante. Chacun de ces matériaux a ses avantages et ses inconvénients. Il est donc difficile de dire quel est le bon et quel est le mauvais ! On n'est pas à la "Starac" tout de même ! Plus sérieusement, il ne s'agit qu'une question de feeling, de goût et surtout d'utilisation ! N'hésitez donc pas à en parler avec votre vélociste préféré...
Les matériaux du vélo:
Il existe quatre familles de matériau qui font le marché du vélo. Autrefois, l'acier - et ses alliages spéciaux (cromo) - régnait en maître. Malgré de nombreuses évolutions pour passer de l'ancestrale ferraille de “papy” à un matériau de haute technologie, l'acier tend à disparaitre.
Arrivé par l'entremise des accessoires, l'aluminium a progressivement gagné les cadres, pour arriver a une totale hégémonie à l'heure actuelle. La généralisation de la suspension impose des formes de cadre complexes et des structures plus facilement réalisables avec de l'aluminium qu'avec de l'acier, par exemple. L'aluminium a beneficié de ce succès commercial, si bien que les tubes d'aluminium utilisés dans le velo sont plus performants que jamais (formes travaillées, alliages exotiques, scandium, etc.).
En marge, le carbone est toujours vanté comme un matériau d'avenir, aux capacités infinies, mais, éternel espoir, il finit par faire douter de son potentiel, tant il tarde à imposer sa superiorité. Très leger et costaud sous certaines contraintes, le carbone (ou plutôt composite de carbone, dont il existe des formes diverses et variés) se revèle fragile dans d'autres conditions. Onéreux, ce n'est pas encore le matériau populaire annoncé par certains...
Et puis, il y a le TITANE, ce metal “noble”, qui, s'il semble aujourd'hui synonyme de rareté dans le monde du velo, s'impose comme “la” reference dans d'autres sports et d'autres domaines de pointe : l'automobile, la lunetterie, l'aerospatial, le medical, etc. Son utilisation dans le domaine du vélo se résume, a présent, à quelques références rares mais prestigieuses pour la majorité.
Les atouts en pratique:
Avec une géometrie tubulaire classique sensiblement équivalente, un cadre en titane sera plus léger qu'un cadre en acier de qualité (de 1400 a 1650 grammes, contre 1850 a 2050 grammes). En outre, il sera plus solide et plus confortable, tout en offrant un rendement supérieur.
En parallèle, un cadre en aluminium pourra descendre en poids pour atteindre la limite des 1100 grammes, mais il sera nettement moins confortable (son elasticité étant limitée, sa fiabilité depend de sa rigidité) et indiscutablement moins solide.
L'autre atout du titane, trop souvent oublié, c'est son inalterabilité. N'ayant besoin d'aucune protection de surface (peinture, vernis...), il resiste au temps sans se marquer, meme si vous vous montrez peu soigneux avec lui, en l'entassant dans une benne avec d'autres vélos par exemple. Pas d'éclats de peinture , pas de rayures ! Cinq ans après sa mise en service, un velo en titane continue de garder l'aspect du neuf. Il résiste parfaitement aux impacts (alors que les cadres en carbone ou en aluminium super light, de faible epaisseur, ne peuvent en dire autant) et vieillit peu. Ainsi, si certains cadres de haute performance faisant appel a des aciers ou des aluminiums de faible epaisseur peuvent perdre rapidement leurs qualités dynamiques, le titane, lui, conserve longtemps un comportement invariable.
Pourquoi le titane coûte-t-il si cher ?:
Le titane utilisable par les fabricants est onéreux (environ 30.000 Yen le mètre de tube) a cause, en partie, d'un coût élevé de transformation du minerai. Autrefois, les fabricants de cadres en titane utilisaient, par obligation, des tubes concus pour l'aéronautique (les seuls disponibles). Ceux-ci sont produits suivant un cahier des charges très exigeant, et bien supérieur aux besoins d'un vélo, avec des tests d'homologation aéronautique très coûteux qui augmentent encore le coût de la matière première.
Autre explication du tarif du titane : sa mise en oeuvre très onéreuse. La dureté du titane impose l'utilisation d'outils spécifiques pour la préparation (usinage et formage) des composants d'un cadre. Ensuite, le titane doit être soudé sous atmosphère neutre (généralement sous argon), car il a une fâcheuse tendance à fixer l'oxygène (ainsi que l'azote, le carbone et l'hydrogène), lorsqu'il monte en température dans le soudage. L'oxydation qui s'en suivrait pourrait considérablement nuire à sa resistance. Le protocole de soudage necessite donc des installations (travail sous cloche étanche), un soin et un savoir-faire (on peut parler d'expertise) très particuliers. Les soudeurs de titane ont suivi une formation pour maîtriser la technique [1] . Toute cette technologie impose des frais et un rythme de production très faible : il faut entre 5 et 10 heures pour fabriquer un cadre titane, contre seulement 20 minutes environ pour un cadre en aluminium...
C'est quoi, le titane, au fait ?:
Découvert en 1791 par William Gregor, un religieux anglais, le titane est un métal très dur, de couleur grise, offrant une grande résistance a la corrosion. Il est amagnétique (ne s'aimante pas), ce qui permet de le distinguer facilement de l'acier qui lui ressemble parfois.
C'est à ces propriétes exceptionnelles qu'il doit son nom de titane (“Ti” pour ce qui est du symbole chimique), en référence aux Titans, ces géants de la mythologie grecque doués de capacités exceptionnelles. Tout un programme... Dans la nature, les minerais de titane sont abondants. Comme seul ce qui est rare est cher, le titane devrait être très bon marché... Raté ! Le procédé complexe permettant la transformation du minerai en métal exploitable [1] est si complexe que le titane utilisable est finalement très onéreux. L'obtention du produit fini, cadre ou accessoire, nécessite également des manipulations coûteuses, qui augmentent encore considérablement le prix de vente des pièces. C'est peut-etre pour cela que le titane fut initialement utilisé par les militaires et réservé a des industries de pointe, comme l'aéronautique et l'aérospatiale.
Les caractéristiques mécaniques sur le papier:
Parler des caractéristiques des matériaux bruts sans les rapporter à leur densite, à l'alliage utilisé - et au type de construction des éléments qui le composent - n'est pas représentatif. Les marques n'hesitent d'ailleurs pas a jouer sur ces ambigüités pour mettre en avant les qualités des matériaux qu'elles utilisent. Ça, c'est le marketing ! Par exemple, on parle de la rigidité de l'aluminium, alors que l'aluminium est un métal mou ! La rigidité des cadres en aluminium est autorisée par sa faible densité (tubes de gros diamètre et ovalises). Avec le titane, c'est pareil. Aux caractéristiques basiques plus ou moins intéressantes, il faut rapporter la densité et la malléabilite du matériau, permettant ou non la réalisation de formes complexes primordiales pour le résultat final. Au lieu de parler de “résistance” dans l'absolu, on préfèrera donc parler de “résistance spécifique”. On obtient cette valeur en faisant le rapport résistance/densité. De ce point de vue, on constate vite que le titane offre un compromis poids-rigidité-résistance-élasticité tout à fait avantageux. En outre, on sait aujourd'hui faire des tubes en titane d'épaisseur variable (double butted - triple butted), de forme tronconique ou ovalisée - et j'en passe -, qui permettent d'optimiser encore les caractéristiques intrinsèques du matériau.
Autre atout : le titane est peu affecté par la soudure (si elle est bien faite). Dans le cas d'une soudure TIG (Tungsten Inert Gaz), la perte de résistance est de l'ordre de 12 à 15%, contre 40% pour l'acier et 20 à 25% pour l'aluminium (après compensation par traitement thermique).
création d'un cadre titane de A à Z:
http://www.mootsfrance.com/fabrication.html
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