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

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.

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).

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:

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.

  

• 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:

  

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.

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 .

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

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.