Vélo : Cadres aluminium industriels, caractéristiques et vieillissement ?

Croqmou · 4 Juin 2018

Bonjour,

Postulat de départ : "au 21ème siècle, vendre un truc qui vaut 2000 balles mais dont la durée de vie n'excède pas 10 ans n'a plus rien de surprenant"

J'arrive tout droit d'un forum vélo "d'à coté" avec une question qui intéressera (ou pas) les personnes ayant de réelles connaissances en matériaux/métaux, afin d'essayer d'avoir quelques avis plus pointus.
Les caractéristiques de l'aluminium VS l'acier font couler beaucoup d'encre en cyclisme :

"L'alu est moins durable dans le temps que l'acier, il fatigue plus vite et fini par casser, il perd de ses propriétés avec le temps ... etc"

Ça c'est ce qu'on lit un peu partout ; mais cette affirmation, qu'en est-il en 2018 ? Est-elle bien réelle, ou alors est-ce une rémanence, un "serpent de mer", des premiers temps de l'aluminium en cyclisme ?

Autrement dit, en achetant aujourd'hui un vélo moyen/haut de gamme ADAPTÉ A SON UTILISATEUR ET UTILISATION SUPPOSÉE en Aluminium et dans les cas suivant :
- Utilisation loisir ponctuelle (rando VTT faciles, ballades ...)
- Utilisation vélotaf classique toute l'année (disons 30km/jours)
- Utilisation VTT de descente pour un sportif "très motivé et passioné"
- Utilisation extrême : voyage chargé (bonhomme+charge = 120kg) sur pistes cahoteuses du bout du monde.

1. Quel serait la durée de vie, en année, d'un cadre alu dans de telles conditions ? Comment vieillira-t-il ?
2. Pourquoi ?

3. J'ai pleinement conscience de l'aspect on ne peut plus vague de la question : il s'agit davantage d'avoir une idée de ce que vaut l'aluminium actuel en cyclisme, de sa réelle durée de vie espérée en fonction de ce qu'on lui fait subir, le tout dans le cadre d'une utilisation normale et en rapport avec sa spécialité.

Par ailleurs, la question n'est pas absolument gratuite : futur potentiel acquéreur d'un vélo couché - contraintes particulières - pour partir en voyage, chargé et loin, je me pose la question de l'acier/alu. Mettre 2000/3000 dans un truc qui ne vivra que 10/15 ans, c'est niet. Mais je trouve plus intéressant d'avoir une critique globale de l'alu en cyclisme ; je ferai un retour vers ce topic depuis le forum en question, si tant est qu'il en ressorte quelque chose de constructif et "neuf"

Merci à toutes et tous !

Edit : ajoutez "alliage d' " partout devant "aluminium" ... étant donné qu'un "VTT en aluminium", ça n'existe à proprement parler pas ...

Daniel13 · 4 Juin 2018

D'expérience, tous mes vélos en acier (Décath par ex) ou en alu (super vitus 79= 39 ans) ont plus de 10 ans, et on voit des vélos de bien plus agés . On est plus enclins à les changer parce qu'on les juges obsolètes que par nécessité. Certains de mes vélos ont fait 70 000km , et ce n'est pas le cadre qui pose pb. Il faut juse, comme un avion, changer les pièces d'usures à temps pour le maintenit au moins à vie...
Ceci dit, selon l'usage et le soin, certains sont capables de détruire un vél dans la journée...

sergepol · 4 Juin 2018

Après tout ça on construit toujours des avions en alliage léger, et pourtant on tombe de plus haut en avion qu'en vélo!!
Salutations

Croqmou · 4 Juin 2018

Bonjour,

Merci, j'ai modifié le titre en ajoutant la notion de "vieillissement".
L'acier ne vieillit pas vraiment (peu sensible en tout cas). L'alu non plus ? Sous LES contrainteS ??

serge 91 · 4 Juin 2018

Bonjour,
Comparer l'alu et l'acier, ça n'a guère de sens.
Il existe de millier d'aciers différent et pareil pour l'alu.
Tout va donc dépendre des choix de matiere par le fabriquant.
Et surtout de la conception (épaisseur de matière) et de la qualité de fabrication(qualité soudure)

coredump · 4 Juin 2018

Personnellement je n'ai jamais eu ni vu de cadre de VTT "fatigués" par vieillissement, ni alu ni acier ni autre. C'est plus un fantasme de discussion d'experts en chaise de bureau.
J'ai vu des cadres alu cassés car trop léger, aciers rouillés car pas protégés, carbone cassé car tapé sur un rocher. Bref rien de garanti sur 10 ans.
Sur 10 ans tu peux être certains d'avoir des soucis pour trouver les périphériques qui vont bien, surtout autrement qu'en bas de gamme.
Par exemple trouver une fourche hydraulique récente en pivot droit c'est quasi impossible, sauf bouses bas de gamme. Les "standards" de pédaliers/roues ca change souvent.
Et pire monter sur un vieux VTT de 10ans, c'est comme monter dans une vieille bagnole, certes ca roule, mais finalement on va reprendre le nouveau, c'est plus confort et plus efficace.

yvon29 · 4 Juin 2018

Bonjour

serge 91 a dit:
Bonjour,
Comparer l'alu et l'acier, ça n'a guère de sens.
Il existe de millier d'aciers différent et pareil pour l'alu.
Tout va donc dépendre des choix de matiere par le fabriquant.
Et surtout de la conception (épaisseur de matière) et de la qualité de fabrication(qualité soudure)

C'est tout à fait ça

Chaque matière et / ou alliage a ses propre caractéristiques mécaniques et RdM (résistance des matériaux )

1. Quel serait la durée de vie, en année, d'un cadre alu dans de telles conditions ? Comment vieillira-t-il ?
Je ne sis pas ce que tu appelles le vieillissement ...
Par contre il existe le fluage (plutôt à haute température) , et la relaxation (des contraintes très élevées) , autre ? ... qui peuvent endommager le matériau dans le temps (même avec un chargement constant)

En RdM on parle de durée de vie (sous entendu : DDV avant rupture )

La durée de vie est liée surtout dans ce cas ci à la contrainte subie par le métal. (la température étant inférieure à 50° C ( ? ) ne doit pas être très pénalisante...)

Donc plus on forcera sur la machine (si on fait un peu de mécanique de la rupture...):

==> plus on endommagera la structure de l'alliage (à chaque coup de pédale ! les coups de pédales les plus forts conduisant le plus forts endommageant : in extenso : le même vélo utilisé pour aller chercher mon pain durera infiniment plus longtemps avant case, que si on lui fait monter l'alpes d'huez tous les jours ) ,
==> et donc au bout d'un moment ( la structure moleculaire / granulaire étant trop altérée = pourrie ! ) ,
==> une fissure s'initiera (minuscule au départ),
==> et propagera plus ou moins vite (toujours fonction des efforts subis...donc encore à chaque coup de pédale ! )
==> et ça finira pas une rupture brutale ( = casse ! lorsque la fissure sera trop grande et qu'il ne restera plus assez de matière saine ...)

HenriIV · 4 Juin 2018

Bonjour

Oui c'est exactement ça, le mécanisme de rupture en fatigue est progressif, trop de concentration de contraintes, crique, propagation fissure, puis casse. La solution peut être de passer à un matériau (acier par ex) ayant une meilleure solidité, mais aussi d'augmenter les sections utiles de l'aluminium utilisé.
Tout est donc dans le couple matériau + dimensionnement.
Pour comparer des matériaux tu peux faire le rapport entre la limite d'élasticité et la densité pour trouver le plus solide à poids égal.

Pour en revenir au vélo, un produit bien conçu ne doit pas casser quel que soit son matériau. Un cadre alu solide et bien soudé te donnera toute satisfaction.
Ensuite si tu transportes 200kgs de parpaings sur le porte bagages ou que tu as prévu de faire le tour du monde à vélo, vaut mieux prendre un cadre acier qui est plus lourd et plus solide et qui se réparera beaucoup plus facilement avec des moyens rudimentaires.

@+

Croqmou · 4 Juin 2018

coredump a dit:
Personnellement je n'ai jamais eu ni vu de cadre de VTT "fatigués" par vieillissement [...] C'est plus un fantasme de discussion d'experts en chaise de bureau.

Pas de vieillissement marqué par l'alu alors ??? Plus exactement, plus de vieillissement, puisqu'il semblerait que c'eût été un problème à une époque ... (l'alu fatiguait plus ou moins rapidement avec les années de sollicitations, il "s'amollissait/assouplissait" ou cassait)

yvon29 · 4 Juin 2018

Bonsoir
Je ne connais pas grand chose au vélos...
Est ce que ça existe en titane ?

coredump · 4 Juin 2018

Oui, mais c'est hors de prix

yvon29 · 5 Juin 2018

Bonjour

Et le composite et sûrement plus efficace , économique et permet toutes les formes, même unitairement
quoique concernant la résistance au choc....

simon74 · 10 Juin 2018

coredump a dit:
Personnellement je n'ai jamais eu ni vu de cadre de VTT "fatigués" par vieillissement, ni alu ni acier ni autre. C'est plus un fantasme de discussion d'experts en chaise de bureau.

Oui et non.

En usage dit "normale", non, y en a pas vraiment de soucis avec un cadre en "alu", sauf defaut de fabrication ou de conception (bras oscillant et cadre jonction tube de selle des Meta 55, par exemple). Velo neuf, roule ma poule.

Le soucis vient avec un usage dit "anormale", ce qui est plutot normale pour un VTT (chutes lourds, impacts, sauts mal-receptionnés, ect), surtout avec la generation Red Bull ou tout doit etre de plus en plus extreme. Le "alu" support tres mal des flexions, ce n'est pas pour rien que les pattes de derailleur sur les velos "alu" sont amovibles et fait en "acier". Ou on pourrait (jusqu'a un certain point) detordre un cadre en "acier" avec un bout de basting (c'etait souvent necessaire de faire avec des cadres neufs, ou pour changer l'espacement des haubans arrieres*), la meme n'est pas possible avec un cadre en "alu". Tu l'as tordu? Bon, temps d'en acheter une neuve. Un velo qui roule en descente avec direction mal-serré peut stresser le tube de direction avec des resultats assez dramatique.

La leçon? A l'achat d'un VTT d'occas en "alu", faut faire gaffe, avoir le regard microscopique autour des soudures, parties oscillants, serrage de tube de selle, les "stickers" qui peut cacher des fissures le temps de vente (deja vu), verifier que le tout est bien aligné, ect. Faut savoir les defauts courants du modele exact de velo et les inclure dans le prix. Eviter meme les velos comme le Meta 55. Et meme ca, ca n'evite pas des defauts cachés - le fils a acheté assez recemment un Specialized Enduro de 2013, tres propre, 900€ quand meme - apres une semaine il a des soucis avec son corps de roue libre, en demontant, un corps de roue libre (en "alu") qui a roulé avec un roulement HS, et maintenant semble a ca (photo assez flou, mais 3 grosses fissures et deformations massifs autour des taquets) :

* oui, je suis si vieux que ca

philippe2 · 10 Juin 2018

Croqmou a dit:
Pas de vieillissement marqué par l'alu alors ??? Plus exactement, plus de vieillissement, puisqu'il semblerait que c'eût été un problème à une époque ... (l'alu fatiguait plus ou moins rapidement avec les années de sollicitations, il "s'amollissait/assouplissait" ou cassait)

Bonjour,

Je n'y connais rien en vélo, mais les courbes de Wöhler, sont toujours utilisées dans la R&D (conception automobile par exemple). Après, comme déjà dit, la qualité de conception et de réalisation sont essentielles, surtout pour les phénomènes de concentration de contraintes locales (point sur lequel le Titane est très sensible pour réagir à un commentaire précédent).

Bien cordialement,

yvon29 · 10 Juin 2018

Bonjour Philippe

Pourras tu STP me préciser ce que tu veux dire par :

philippe2 a dit:
.......
Surtout pour les phénomènes de concentration de contraintes locales (point sur lequel le Titane est très sensible pour réagir à un commentaire précédent).

Sensibilité au contraintes locales ?
Tu veux parler de plastification locale , de sensibilité à l'entaille , autre ?
On peut continuer en MP si tu veux, pour ne pas anesthésier les lecteurs...
Et ensuite résumer ici....
A+

philippe2 · 10 Juin 2018

Très sensible à l'effet d'entaille. Et de façon générale au changements brusques de section. Je parle du TA6V.

Edit : les changements de sections peuvent être dus à une amorce de découpe laser ou en pied de soudure.

Alex31 · 10 Juin 2018

Bonjour

simon74 a dit:
Ou on pourrait (jusqu'a un certain point) detordre un cadre en "acier" avec un bout de basting ........................................................... la meme n'est pas possible avec un cadre en "alu". Tu l'as tordu? Bon, temps d'en acheter une neuve.

petit Hors sujet:
est-ce qu'on pourrait le généraliser avec les voitures en chassis/caisse Alu (Audi hut de gamme par exemple)
bien que je ne compare pas nos routes avec des descentes extremes de VTT, suite à un choc la caisse alu passerai en épave plus facilement qu'une conception acier ?

et il y aurait des questions à ce poser sur un achat d'occasion Alu? (recherche de stress de métal ?)

IRIDIUM · 10 Juin 2018

Bonjour.

Il y a une logique industrielle qui fait que le choix de tel ou tel matériau est orienté pour répondre aux attentes du marché, afin de satisfaire à une clientèle très diverse avec des besoins très différents.
L'acier est plutôt réservé aux vélos entrée de gamme pour en réduire les coûts (vélos de ballade, vélos cargo, vélos d'enfants…), ce n'est pas une généralité pour autant. Certains de ces vélos peuvent être très robuste.
Les alliages d'alu sont plutôt dédiés à un usage plus sportif du vélo (course ou VTT), sans oublier les composites.

Un cadre aluminium a quelques avantages par rapport à un cadre acier. Le poids final est le premier qui nous viendra à l'esprit, bien sur ! C'est primordial pour un cycliste. On gagne aisément 30% sur celui ci avec l'alu pour une résistance équivalente.
Toujours à l'esprit d'avoir un meilleur rapport poids / résistance, l'industrie du cycle utilise des tubes à profil spéciaux pour mieux répartir les contraintes ( tube ovalisés, ovoïdes, rectangulaires, trapézoïdaux, etc..) . Question de moment quadratique ! Et pour cela l'alu s'avère plus facile à façonner.
Viens ensuite la résistance à la corrosion par l'humidité. L'alu est naturellement peu sensible à celle ci, que ce soit lorsque la peinture est mise à nu à cause des divers coups subits, ou à la retention d'eau qui peut se former à l'intérieur du cadre par les passages de cables, par le tube de selle, etc. Un cadre acier en souffrira peut être beaucoup plus vite, suivant la qualitéur finir de finition.

J'ai acheté il y a une 16 ou 17 ans un Peugeot Crosslite cadre alu 7005. Je peux encore lire sur ce cadre "garanti 25 ans" !

Après, comme il a été dit, la longévité du cadre (mais avant tout du vélo dans son ensemble) est relative à la fréquence d'utilisation et à l'intensité des sorties. La promenade dominicale avec les enfants sur la piste cyclable n'a rien en commun avec une descente de montagne "plein gaz" durant laquelle la mécanique encaisse de gros coups de bélier !

coredump · 10 Juin 2018

simon74 a dit:
Oui et non.

En usage dit "normale", non, y en a pas vraiment de soucis avec un cadre en "alu", sauf defaut de fabrication ou de conception (bras oscillant et cadre jonction tube de selle des Meta 55, par exemple). Velo neuf, roule ma poule.

Le soucis vient avec un usage dit "anormale", ce qui est plutot normale pour un VTT (chutes lourds, impacts, sauts mal-receptionnés, ect), surtout avec la generation Red Bull ou tout doit etre de plus en plus extreme. Le "alu" support tres mal des flexions, ce n'est pas pour rien que les pattes de derailleur sur les velos "alu" sont amovibles et fait en "acier". Ou on pourrait (jusqu'a un certain point) detordre un cadre en "acier" avec un bout de basting (c'etait souvent necessaire de faire avec des cadres neufs, ou pour changer l'espacement des haubans arrieres*), la meme n'est pas possible avec un cadre en "alu". Tu l'as tordu? Bon, temps d'en acheter une neuve. Un velo qui roule en descente avec direction mal-serré peut stresser le tube de direction avec des resultats assez dramatique.

La leçon? A l'achat d'un VTT d'occas en "alu", faut faire gaffe, avoir le regard microscopique autour des soudures, parties oscillants, serrage de tube de selle, les "stickers" qui peut cacher des fissures le temps de vente (deja vu), verifier que le tout est bien aligné, ect. Faut savoir les defauts courants du modele exact de velo et les inclure dans le prix. Eviter meme les velos comme le Meta 55. Et meme ca, ca n'evite pas des defauts cachés - le fils a acheté assez recemment un Specialized Enduro de 2013, tres propre, 900€ quand meme - apres une semaine il a des soucis avec son corps de roue libre, en demontant, un corps de roue libre (en "alu") qui a roulé avec un roulement HS, et maintenant semble a ca (photo assez flou, mais 3 grosses fissures et deformations massifs autour des taquets) :

Voir la pièce jointe 407716

* oui, je suis si vieux que ca

J'ai eu un meta 55 sans soucis, forcement un 2011 et pas un 2009 (année ou ils ont tous cassés). J'ai aussi eu une roue libre comme ça, défaut de conception, d'ailleurs on en trouve en 4 rochets en remplacement si tu ne veux pas que ça casse.

Doug · 9 Août 2018

Salut!
Discussion intéressante ici! Les aciers pour cadres de vélos sont de diverses nuances. Pour les vélos de randonnées, les vélos robustes, qui peuvent subir des chocs, les BMX, ils sont avec du chrome et du molybdène du type 25CD4, qui à l'avantage d'avoir une bonne soudabilité (Rm vers 800MPa). D'autres plus haut de gamme contiennent en plus du vanadium, ils sont plus résistants et permettent d'utiliser des tubes plus fins (Rm vers 1400 MPa). Enfin les dernières évolutions d'acier, notamment chez Columbus avec le XCr ou chez Reynolds avec le 953 sont très techniques. Ce sont des inox martensitiques type maraging extrêmement résistant (Rm vers 2000 MPa...) qui permettent l'utilisation de tubes de 3/10 au centre!
On ne fait pratiquement plus de cadres alu, qui ont été remplacé par le composite. Plus simple à réaliser, plus léger , etc... Les alu employés sont du type série 7000 (RM vers 400 MPa). Les meilleurs alu étaient au scandium, production assez confidentielle.
Un cadre cède toujours aux soudures (90%...) La maîtrise des procédés est essentiel.
Pour faire simple un cadre acier bien soudé est quasi éternel. Entre les jambes d'un pro, assez puissant, la durée de vie d'un cadre alu ne dépassera pas 3 mois... Très rigide au début, après il deviendra assez mou, il aura perdu son "peps", son "âme". Les titanes (3Al 2,5V) sont assez exceptionnels, encore faut il en maîtriser le soudage également.
Bref pour les utilisations que vous citez l'alu conviendra, sauf pour les randonneuses qui sont encore faites par quelques artisans en acier et sur mesure.

Vélo : Cadres aluminium industriels, caractéristiques et vieillissement ?

Croqmou

Nouveau

Daniel13

Compagnon

sergepol

Compagnon

Croqmou

Nouveau

serge 91

Lexique

coredump

Compagnon

yvon29

Compagnon

HenriIV

Compagnon

Croqmou

Nouveau

yvon29

Compagnon

coredump

Compagnon

yvon29

Compagnon

simon74

Compagnon

philippe2

Compagnon

yvon29

Compagnon

philippe2

Compagnon

Alex31

Compagnon

IRIDIUM

Ouvrier

coredump

Compagnon

Doug

Ouvrier

Sujets similaires

Sujets similaires

Privacy & Transparency

Privacy & Transparency