Matériaux
Les matériaux employés pour la constitution d'un cadre de vélo sont divers, suivant les utilisations recherchées et les contraintes (notamment de coût), mais se rapprochent généralement de ceux utilisés en aéronautique, l'objectif dans les deux cas étant d'obtenir une structure légère et résistante.
Les qualités d'un matériau déterminent son intérêt pour la constitution d'un cadre :
_Sa densité désigne la masse du matériau par unité de volume.
_Son module d'élasticité affecte en théorie le confort de pilotage et l'efficacité de la motricité, même si dans la pratique le confort est lié à d'autres composants plus efficaces, comme la selle ou les pneus.
_Sa limite d'élasticité détermine quelle force est nécessaire pour provoquer une déformation permanente du matériau
_Sa limite de fatigue donne la durabilité du cadre lors de l'encaissement des contraintes liées au pédalages ou aux sauts.
Pour les cadres métalliques, il s'agit toujours d'alliage de différents métaux avec le métal principal, en vue de leur apporter (ou renforcer) certaines propriétés.
Dans cette article nous n'allons pas traiter les cadres en acier et en alu car leur utilisation est en baisse , nous allons nous intéresser au matériaux qui constituent les velos haut gamme d'aujourd'hui et donc les futurs velos destinés a un large publique, je parle donc du carbone et du titane.
Titane
Le titane est certainement le métal le plus éxotique et le plus cher (600$/tonne brut) qui est communément employé dans la construction des tubes de cadre. Il combine de nombreuses caractéristiques très recherchées, comme un très bon ratio solidité/poids ou une excellente résistance à la corrosion.
La relative rigidité du titane (quoique moitié inférieure à celle de l'acier) permet d'employer dans la majorité des cas des tubes de diamètre correct, même si des tubes de diamètre supérieur permettent d'améliorer significativement cette rigidité.
Beaucoup d'alliages de titane et mêmes des tubes spécifiques ont été originellement conçus pour l'industrie aérospatiale et militaire (blindage).
Les matériaux employés pour la constitution d'un cadre de vélo sont divers, suivant les utilisations recherchées et les contraintes (notamment de coût), mais se rapprochent généralement de ceux utilisés en aéronautique, l'objectif dans les deux cas étant d'obtenir une structure légère et résistante.
Les qualités d'un matériau déterminent son intérêt pour la constitution d'un cadre :
_Sa densité désigne la masse du matériau par unité de volume.
_Son module d'élasticité affecte en théorie le confort de pilotage et l'efficacité de la motricité, même si dans la pratique le confort est lié à d'autres composants plus efficaces, comme la selle ou les pneus.
_Sa limite d'élasticité détermine quelle force est nécessaire pour provoquer une déformation permanente du matériau
_Sa limite de fatigue donne la durabilité du cadre lors de l'encaissement des contraintes liées au pédalages ou aux sauts.
Pour les cadres métalliques, il s'agit toujours d'alliage de différents métaux avec le métal principal, en vue de leur apporter (ou renforcer) certaines propriétés.
Dans cette article nous n'allons pas traiter les cadres en acier et en alu car leur utilisation est en baisse , nous allons nous intéresser au matériaux qui constituent les velos haut gamme d'aujourd'hui et donc les futurs velos destinés a un large publique, je parle donc du carbone et du titane.
Titane
Le titane est certainement le métal le plus éxotique et le plus cher (600$/tonne brut) qui est communément employé dans la construction des tubes de cadre. Il combine de nombreuses caractéristiques très recherchées, comme un très bon ratio solidité/poids ou une excellente résistance à la corrosion.
La relative rigidité du titane (quoique moitié inférieure à celle de l'acier) permet d'employer dans la majorité des cas des tubes de diamètre correct, même si des tubes de diamètre supérieur permettent d'améliorer significativement cette rigidité.
Beaucoup d'alliages de titane et mêmes des tubes spécifiques ont été originellement conçus pour l'industrie aérospatiale et militaire (blindage).
Seven cycle "Aeros" en titane
Fibre de carbone
La fibre de carbone, matériau composite , est le seul matériau non métallique utilisé couramment dans la fabrication des cadres de vélo. Malgré son prix important (je comfirme ça fait mal au porte monnaie mais ça vaux le coup !!!), la fibre de carbone est très légère, résiste à la corrosion, est très résistante, et peut être formée dans presque toutes les formes désirées. Le cadre est alors profilé et élaboré précisément pour une rigidité maximale sur la répartitions des efforts, alors qu'il sera flexible sur d'autres sections (pour le confort et une meilleure motricité). Les cadres en tubes de fibre de carbones peuvent même employer des tubes ayant des propriétés différentes (rigidité suivant un effort donné) en fonction des efforts qu'ils devront supporter. Cette conception de tubes composites ayant des propriétés variantes suivant l'orientation de l'effort ne peut pas être reproduite avec des alliages ferreux.
Certains cadres en fibre de carbone utilisent des tubes cylindriques qui sont collés entre eux à l'aide de manchons ( 1er prix des cadre) , en utilisant un procédé semblable à celui employé pour les cadres aciers à manchons. D'autres cadres font appel à une construction monocoque ( haut gamme), en une seule pièce.
Alors que ces cadres en matériaux composites sont excessivement légers et nerveux, ils ont une résistance aux chocs nettement inférieure aux cadres en métal (contarairement au métaux qui plient le carbone casse !! ), et sont donc plus sensibles aux dommages en cash de chute ou d'accident. Par contre contrairemnt au métaux qui perdent leur proprité au cour du temps (6ans pr l'alu) le cadre carbone garde ces proprités toute au long de sa vie.
De nombreux vélos destinés à la course ou aux triathlons utilisent une construction composite pour gagner en aérodynamisme (la forme du cadre peut être travaillée dans ce sens), qui même si le gain en poids devient perfectible, permet au cycliste d'atteindre des vitesses de pointe supérieures à celles de ses concurrents.
Velo BMC "TT01" de triathlon en carbon
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