Les boulons de rotor sont-ils conçus pour se cisailler?

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Je jouais avec un frein à disque pour la première fois et j'ai réussi à couper deux boulons pendant le remontage.

Curieusement, les deux ont arraché la tête, laissant l'arbre fileté dans le trou taraudé du moyeu. J'ai pu retirer l'arbre à l'aide de pinces à becs arrondis à chaque fois.

En regardant de près les restes, la tête s'est arrachée là où elle se fixe au manche. Est-ce un point faible de par sa conception?

Non, je n'utilisais pas de clé dynamométrique, car je n'en possède pas. C'est en haut de ma liste de désirs cependant.

entrez la description de l'image ici

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Criggie
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3
Toujours! utilisez une clé dynamométrique sur ces boulons potentiellement mortels et si possible de nouveaux boulons!
Carel
3
Avez-vous envisagé de mesurer le couple avec une balance de poche au prix d'un autre boulon?
Klaster_1
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Surtout dans ce cas, vous devez cependant vous pencher sur la corrosion. La corrosion sous tension des fissures pourrait avoir affaibli le boulon, ce qui a conduit à sa rupture. Je trouve un peu inhabituel que vous, en tant que mécanicien de vélo expérimenté, serriez trop pour couper la tête d'un bon boulon. Cependant, un serrage excessif peut avoir conduit à des fissures et la position exposée peut alors accélérer la fissuration par corrosion sous contrainte . A-t-elle roulé en hiver (sel!)? Ces boulons sont-ils en acier inoxydable ou en acier doux?
gschenk
3
Comment ne pas avoir de clé dynamométrique? Qu'utilisez-vous lorsque vous serrez les boulons de manivelle?
Daniel R Hicks
2
Les clés dynamométriques sont de 25 USD. Aucune raison de ne pas en avoir.
RoboKaren

Réponses:

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Pour répondre directement à la question dans le titre:

Il n'y a aucune raison pour qu'un rotor soit conçu pour se cisailler, et il est inutile que les boulons individuels puissent se cisailler plus facilement que les matériaux utilisés ne le permettraient normalement. On pourrait soutenir que quelque chose pourrait se coincer dans les trous du disque, provoquant le blocage de la roue, mais il y a toujours le risque que quelque chose se coince dans les rayons ou qu'un roulement se bloque, ou quelque chose du genre, et aucune disposition n'est prise pour " protéger "de ces situations.

Et il convient de noter que le mode de défaillance des boulons ne permettrait pas au disque de tourner librement, car même avec les têtes cassées, les corps de boulons empêcheraient toujours le disque de tourner librement. Si quoi que ce soit, le disque sauterait vers l'extérieur sur un bord et rendrait les freins plus susceptibles de se bloquer.

La défaillance du boulon ici n'est pas "de par sa conception" (sauf si quelqu'un sabote délibérément ses pièces pour augmenter les ventes de pièces de rechange).

Daniel R Hicks
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Les vis à tête creuse à tête plate ont une faiblesse de conception. Le bouton réduit la quantité de matériau autour de la tête et la douille hexagonale ou Torx encastrée fait de même, exactement à l'interface du corps de vis et de la tête. Dans cette partie agrandie de votre photo agrandie, vous pouvez voir à quel point peu de matière relie la tête au reste de la vis:

Zoom sur une partie de la tête

Vous devez être prudent en suivant les recommandations de couple avec des têtes à profil bas, surtout si vous utilisez un embout torx dans une clé à douille ordinaire. En remarque, c'est un excellent guide pour les spécifications de couple des composants de vélo . Les boulons de rotor ne doivent pas être trop serrés - et doivent être serrés à la même quantité - pour éviter que le rotor ne soit déformé.

Vous pouvez faire deux choses:

  • Les clés dynamométriques sont bon marché et vous devriez en avoir deux: une gamme basse (<11 Nm) et une gamme haute (20-6 0Nm). Les clés dynamométriques à faisceau sont plus précises que les clés dynamométriques à cliquet bon marché non calibrées. En ce qui concerne la plage basse, de nombreuses clés dynamométriques automobiles ne lisent pas assez bas pour les composants de vélo, en particulier les cadres en carbone. Les rotors de frein ne devraient être serrés qu'à 6,2 Nm pour Avid, 2-4 Nm pour Shimano. Il s'agit d'une clé bon marché de 25 $ US qui va de 2 à 10 Nm (88 in / lb, vous devez faire la correction impériale manuellement). C'est idéal pour les petits composants sur les vélos ou pour les cadres en carbone. Je l'ai utilisé pour ma propre mise à niveau récente des freins à disque.

    Clé dynamométrique

  • Si vous pouvez trouver une vis Torx ou hexagonale où les filetages ne remontent pas jusqu'à la tête, c'est un peu plus fort. Mais vous devez faire attention à ce que cela ne limite pas la profondeur du matériau qui est conservé. Je pense que les disques de frein à disque ont une épaisseur de 1,6 à 1,8 mm à l'état neuf, vous ne devriez donc avoir que 1,25 à 1,5 mm de tige non filetée. Celui-ci est trop long:

    Boulon

Notez que vous ne pouvez pas être en faute. Le lémurien ivre qui a initialement assemblé votre moyeu et votre rotor peut avoir appliqué trop de couple en usine, affaiblissant fatalement la vis. Donc, quand vous avez refait les freins, vous travailliez avec un composant affaibli.

torx cisaillé

En complément, même si les têtes de vis à tête cylindrique sont intrinsèquement faibles, la photo agrandie en haut et ici semble un peu extrême en raison du peu de matériau - la douille torx semble enfoncée encore plus loin que la normale. Donc, n'excluez pas un défaut de fabrication dans les vis elles-mêmes ... bien qu'il ne faille pas non plus exclure que cela puisse être une caractéristique de conception et non un bug - conçu pour vous empêcher de sur-imposer les boulons du rotor et de déformer le rotor .

RoboKaren
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Qu'avez-vous contre les lémuriens? Ils sont en fait un animal assez intéressant!
Rider_X
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Grands animaux mais ils ne peuvent pas assembler des vélos pour caca.
RoboKaren
4
pouvez-vous citer une source?
Rider_X
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Pièce A et je repose mon cas: youtu.be/3iYc_3fWbUo
RoboKaren
2
@RoboKaren Case semble prouvé: les lémuriens de cette vidéo n'ont pas réussi à assembler correctement un seul vélo!
David Richerby
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Les disques de frein à disque à six boulons sont fixés avec des attaches M5. Pour cisailler la tête d'un nouveau boulon M5, il faut un couple considérable. Le couple de conception pour un boulon à résistance moyenne est généralement de 5 Nm. Il devrait prendre au moins le double de ce couple avant de tomber si brusquement. Un couple de 10 Nm équivaut à peu près à la force de poids de 10 kg appliquée à un levier de 10 cm. Cela nécessiterait un effort considérable lors de l'utilisation d'un outil à main commun (par exemple une clé hexalobulaire en forme de L X25).

Comme cela s'est produit avec des boulons usagés, je devrais plutôt soupçonner une autre raison d'échec. Par exemple, la fissuration par corrosion sous contrainte (SCC) ou la fatigue par corrosion (CF).

"[SCC] est la croissance de la formation de fissures dans un environnement corrosif. Il peut entraîner une rupture soudaine et inattendue de métaux normalement ductiles soumis à une contrainte de traction, en particulier à température élevée." [ 1 ]

"[CF] est la fatigue dans un environnement corrosif. C'est la dégradation mécanique d'un matériau sous l'action conjointe de la corrosion et de la charge cyclique." [ 2 ]

Les aciers mous (c'est-à-dire l'acier ductile et austénitique) sont souvent à risque pour le CCN lorsqu'ils sont soumis au chlore. (Les toits en treillis en bois au-dessus des piscines sont connus pour s'effondrer en raison de la défaillance des boulons en raison du SCC.)

Bien que l'environnement dans ce cas ne soit pas particulièrement corrosif, un serrage excessif antérieur des boulons pourrait augmenter considérablement la sensibilité du matériau au SCC. Une source corrosive peut être le sel, qui est très fréquent sur les routes à fortes concentrations dans les climats froids.

Plusieurs autres causes de défaillance des fixations sont discutées dans un article de Hudgins et al [[3]]. Il montre et explique également la surface où la fixation s'est rompue. Vous pouvez comparer vos attaches avec les images pour identifier les structures typiques associées aux différents modes de défaillance. Dans tous les cas, vous devriez pouvoir voir la surcharge ductile qui s'est produite, c'est-à-dire le dernier morceau retenant la tête.

tl; dr Une forme de corrosion peut avoir endommagé les boulons de sorte qu'ils se rompent facilement. Cela est plus susceptible de se produire lors du serrage des attaches avec un couple trop élevé .

trivia Il y a un vieux proverbe allemand qui tient ici: "Erst fest dann ab!". Une traduction approximative est "D'abord c'est serré, puis cassé".

[3]: A Hudgins, B James, FASM, Avanced Materials & Process , août 2014, 18-22 http://www.asminternational.org/documents/10192/20564188/amp17208p18.pdf/5cddb014-2b4a-40a1-b0f6 -07b58906754d

gschenk
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4
Il convient de noter que les attaches, pour une raison quelconque, sont généralement conçues pour une clé "Torx". Avec une telle clé, on peut appliquer beaucoup plus de couple à une attache qu'avec une clé hexagonale "Allen" standard. Cela pourrait facilement faire croire à quelqu'un que les attaches doivent vraiment être fortement serrées, même s'il n'y a pas besoin de les serrer plus que les attaches "normales" sur un vélo.
Daniel R Hicks
1
@DanielRHicks oh! Je l'ai oublié sur la photo. Les fixations hexalobulaires sont beaucoup plus faciles à manipuler dans les machines et la production de masse en série et réduisent considérablement l'usure des outils. Les magasins de vélo préfèrent généralement aussi hexalobulaire. Les brevets de Textron sur Torx ont expiré récemment et l'hexalobulaire est devenu une norme ISO. Nous pouvons voir ces attaches beaucoup plus souvent, avec un peu de chance, elles peuvent enfin pousser ces horribles Phillips hors du marché. Bravo pour l'avoir signalé, je vais le changer en conséquence.
gschenk
1
+1. C'est l'explication technique derrière les lémuriens ivres. Les lémuriens peuvent sembler faibles mais sont en fait assez solides pour leur taille.
RoboKaren
1
PS J'ai coupé les boulons M5 avec ma propre clé à molette. 10 nm ne ressent pas beaucoup de couple si vous utilisez une clé à douille.
RoboKaren
2
Je n'achète pas vraiment l'explication de la corrosion. En regardant les photos, il n'y a aucune preuve de corrosion importante sur d'autres composants.
Daniel R Hicks
3

Je possède un vélo de route avec des freins à disque, je les ai allumés et éteints un nombre incalculable de fois au cours des dernières années et je n'ai jamais eu de problèmes de cisaillement des boulons.

Les têtes de boulons ne devraient pas se cisailler facilement, sauf si vous appliquez une quantité excessive de couple. Pour les boulons de rotor M5, Park recommande:

Shimano - 18-35 po-lb, 2,0-4,0 Nm

Avid - 55 po-lb, 6,2 Nm

Magura - 35 po-lb, 4,0 Nm

Hayes - 50 po-lb, 5,6 Nm


Je ne possède pas non plus de clé dynamométrique. Je pense que j'ai une assez bonne idée de la quantité de couple que je mets sur de petits boulons, comme les boulons de rotor, le guidon, la tige de selle, etc. . Je pense que vous pouvez avoir des boulons usés / fatigués / défectueux et je recommanderais d'en prendre de nouveaux. Vous pouvez souvent les obtenir gratuitement de votre LBS si vous le demandez gentiment.

ebrohman
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Pour référence: 55 in lb correspondent à environ 6 Nm. (ps: ne devrait-il pas être lbf pour poundforce, sinon ce ne serait pas un couple mais un moment d'inertie ? pas d'expert en non-SI cependant ...)
gschenk
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Je déteste l'impérial.
RoboKaren
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@RoboKaren Oi! Laissez l'Empire tranquille. Ce sont des unités coutumières américaines. (Les mesures de liquide sont différentes, tout comme les tonnes.)
David Richerby
@RoboKaren les commentaires sont destinés à clarifier les questions, pas un endroit pour vous plaindre. Tout le monde dit cela. C'est arbitraire.
ebrohman
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Impérial fait maintenant référence à l'Empire américain. :)
RoboKaren