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Savez-vous pourquoi le laiton est utilisé depuis si longtemps pour les écrous de rayons des roues de vélo ?

Janvier 18, 2024

Alors que nos vélos ont évolué vers un avenir plus technologique, avec des fonctionnalités telles que des tiges de selle contrôlées par Bluetooth et des composants non électroniques de conception complexe, une pièce semble résistante au changement : l'écrou de rayon.


De nombreux ingénieurs ont tenté de révolutionner les écrous de rayons, mais le laiton continue de dominer la scène. Même si la plupart des marques proposent des écrous de rayon sur mesure, la majorité sont initialement recouverts de frein-filet pour éviter le desserrage dû aux vibrations lors de l'utilisation du vélo. Les matériaux utilisés pour ces écrous de rayons sont généralement de l'aluminium ou du laiton.


Depuis plus de cinquante ans, le laiton est le matériau principal des écrous de rayons. Le laiton est un alliage de cuivre, principalement composé de cuivre et de nickel, offrant une haute résistance, une bonne plasticité et une résilience aux environnements froids et chauds. Malgré sa prédominance dans les objets du quotidien comme les poignées de porte, les trompettes et les sextants, la question demeure : pourquoi le laiton tient-il sa place dans les écrous de rayons ?


Pourquoi ne pas utiliser l’acier inoxydable, un matériau largement utilisé aujourd’hui dans divers composants de vélo ? La réponse réside dans les propriétés uniques du laiton. Le laiton est plus doux que l’acier inoxydable, ce qui permet un plus grand allongement lorsqu’il est soumis à des charges. "Lorsque les rayons sont utilisés, ils sont toujours soumis à différents degrés de tension", explique Scott Boyd, chef de produit chez Sun Ringle, étroitement associé à Wheelsmith Spokes.


De plus, le laiton sert de lubrifiant naturel. Si les rayons et les écrous de rayon étaient en acier inoxydable, l'usure pourrait devenir un problème. La flexion supplémentaire du laiton permet une légère stabilisation du frottement lorsque les rayons subissent des niveaux de contrainte imprévisibles.


Il convient de noter que Sun Ringle a opté pour des écrous de rayons à faible teneur en plomb sur de nombreuses paires de roues, en particulier celles destinées aux vélos pour enfants, afin d'éviter les risques potentiels pour la santé associés aux matériaux provoquant le cancer, des malformations congénitales ou des problèmes du système reproducteur.


Le laiton est en effet plus doux que l’acier inoxydable, mais sa capacité à s’étirer davantage sous charge le rend précieux. "Le matériau subit toujours une légère déformation lorsqu'il est serré en raison de la légère déformation des fils", explique Scott Boyd. La réponse du matériau à cette déformation est l'une des raisons pour lesquelles les boulons ont tendance à rester serrés. Le laiton, étant malléable, aide à stabiliser la friction lorsque les rayons sont soumis à des contraintes imprévisibles.


De plus, le laiton et l’acier, étant des matériaux différents, peuvent entraîner de la corrosion s’ils ne sont pas manipulés correctement. La notion de « corrosion galvanique » dépend de l'indice anodique de chaque matériau. Le laiton et l'acier présentent une différence relativement faible dans leurs indices anodiques, ce qui les rend sûrs à utiliser ensemble. En revanche, les matériaux comme l'aluminium présentent une plus grande différence, ce qui les rend moins adaptés comme matériaux d'écrous de rayon lorsqu'ils sont associés à des rayons en acier inoxydable.


Lorsqu'on parle d'acier inoxydable et d'aluminium, il est essentiel de mentionner les alliages de titane. Le titane présente une petite différence d'indice anodique par rapport à l'acier inoxydable, ce qui le rend adapté aux écrous de rayons. Cependant, le coût des alliages de titane est nettement plus élevé que celui du laiton, ce qui augmente le coût global des essieux de vélo.


Dans le domaine de la conception de vélos de haute technologie, les lois de la physique s'appliquent toujours, même aux vélos que nous considérons comme le « futur ». À moins qu'un matériau plus approprié ne soit découvert ou que quelqu'un ne crée une paire de roues de vélo tout carbone abordable, comprenant des jantes, des moyeux, des rayons et des écrous de rayon en fibre de carbone, les écrous de rayon en laiton resteront probablement invaincus.


La vue des designs technologiquement avancés sur nos vélos est sans aucun doute rafraîchissante. Pourtant, jusqu'à ce qu'un matériau plus adapté soit trouvé ou jusqu'à ce que quelqu'un fabrique une paire de roues de vélo tout en carbone pas trop chère, y compris des écrous de rayon en fibre de carbone, le laiton continuera à tenir sa place.


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