Cyclotourisme, ni compétition, ni tourisme pur, mais sport universel - Charles ANTONIN, premier président de la FFCT.
Cyclotourisme : Tandem noir raconte ses voyages et randonnées à vélo, en tandem, le plus souvent en cyclo-camping.

 

 

La lettre S (page 2)

H

XYZ

 

 

 













 

 

 








Soudage

Définition du soudage selon la norme ISO 857 (1990)

"Opération consistant à réunir deux ou plusieurs matériaux par chauffage, pression ou conjonction des deux procédés, de manière à assurer une continuité de la nature du ou des matériaux réunis. Le soudage peut se faire avec ou sans utilisation d'un produit d'apport dont la température de fusion est du même ordre de grandeur que celle du ou des matériaux de base."

Soudage au Chalumeau

Avant la Seconde Guerre Mondiale, le procédé de soudage courant était le soudage au chalumeau oxy-acétylénique. Ce procédé demandait un "coup de patte" de la part de l'artisan.

Dans "Cyclette-Revue" en 1953, Alphonse Thomann raconte ses premiers essais de soudage de cadre en acier. S'il ne fut pas l'inventeur des cadres soudés, il fut bien dans les premiers à réaliser des cadres de cette façon, dès 1904.

"Ayant eu vent qu'un fabricant d'amortisseurs employait ce procédé pour assembler des guidons, je me suis employé, avec des ruses d'apache, à percer son « secret de fabrication » car c'en était un. Séduit par ce que j'avais pu constater, je n'ai eu de cesse de posséder un gazogène d'acétylène et un chalumeau, pas très au point à l'époque, inutile de le préciser.
Pas de professeurs, bien entendu, ni d'instructeurs et j'ai dû moi-même faire mon éducation. Enfin, après de nombreux essais de soudure et de résistance, j'ai construit mon premier vélo soudé extra-léger (9 kg 500).
Mis entre les mains des cyclistes les plus « casse-tout » que je connaissais, il m'est toujours revenu sans dommage. J'ai alors abandonné définitivement les raccords en fonte malléable - les seuls existants à l'époque - pour me consacrer exclusivement à l'assemblage des cadres par soudure autogène, employant, dès le début, uniquement des tubes renforcés aux deux extrémités.
(...).Les contradicteurs de la soudure autogène étaient nombreux à l'époque et pas toujours de bonne foi et je devais constater qu'il n'est pas toujours bon de vouloir bousculer tes usages établis ! Pourtant, et si ma mémoire est exacte, en 1912, sur les neuf marques de cycles ayant terminé le Tour de France, il y en avait sept dont les machines étaient soudées à l'autogène."

Soudage TIG

Pour l'assemblage des cadres en alliage d'aluminium ou en alliage de titane, le procédé le plus couramment utilisé est le soudage TIG. TIG est l'acronyme pour Tungsten Inert Gas. Dans ce procédé, le chauffage pour porter à fusion la zone d'assemblage est obtenu par la création d'un arc électrique entre une électrode réfractaire (en tungstène allié au thorium, cérium ou lanthane) et les tubes du cadre. Pour protéger le métal fondu de l'oxydation, une protection gazeuse inerte est utilisée. Le gaz inerte est généralement de l'argon. Un métal d'apport est amené manuellement sous forme de baguette de diamètre d'environ 2 mm.

L'immense avantage de ce procédé est sa douceur et le fait qu'il soit possible de dissocier l'amené d'apport de l'énergie nécessaire à la fusion. Il s'agit d'un procédé peu productif mais bien approprié aux faibles épaisseurs de nos tubes donnant des cordons d'aspect lisse. La dextérité du soudeur se jugeant à sa capacité à réaliser des cordons très lisses sans vague.

Pour le soudage des nuances d'acier, il faut utiliser des nuances spécifiques adaptées au soudage. En effet, comme le soudage implique la fusion de l'acier, les températures atteintes sont de l'ordre de 1560°C. Il se crée de ce fait des modifications métallurgiques dans les tubes (trempe près de la soudure pouvant fragiliser le tube et adoucissement dans une zone plus éloignée).

Pour le soudage des alliages d'aluminium, le soudage TIG s'effectue en courant alternatif pour permettre le "craquage" de la couche naturelle d'alumine (oxyde réfractaire) se formant en surface de l'alliage. Le soudage des alliages d'aluminium se traduit localement par un adoucissement de la structure. Ceci impose pour les alliages haut de gamme de recourir à un traitement thermique après soudage pour retrouver les caractéristiques initiales du tube.

Pour le soudage des alliages de titane, le soudage s'effectue généralement dans une cloche remplie de gaz neutre (l'argon) appelée boîte à gant pour éviter l'oxydation de la zone soudée. Le titane étant un matériau extrêmement sensible à la pollution par l'oxygène - il devient dur et fragile - il nécessite une protection à un haut niveau de pureté. De plus, les alliages de titane sont aussi sensibles au grossissement de leur structure. Cela nécessite une bonne connaissance technologique et une pratique gestuelle de haut niveau pour obtenir un soudage irréprochable.

Soudage MIG

Le soudage MIG est un procédé beaucoup plus productif que le soudage TIG. Son intérêt principal est son utilisation en robotique. Il est donc surtout utilisé en grande série. Son inconvénient principal réside dans la qualité des joints ainsi réalisés. En effet, il est mal adapté aux épaisseurs extrêmement fines des tubes des cadres de vélo : risque important de manque de fusion, sur-épaisseur excessive des cordons. De plus, en soudage d'alliage d'aluminium, l'aspect des cordons est de piètre qualité.

L'acronyme MIG correspond à Metal Inert Gas. L'arc est créé entre le métal d'apport (servant d'électrode) et les tubes de cadre. Le bain fondu est protégé de l'oxydation par un gaz neutre, généralement de l'argon.

Le soudage MIG est utilisé en production de série, sur des machines à bas coût compte tenu de sa facilité à être utilisé en robotique. Pour des tandems de qualité, il s'agit d'un procédé à bannir impérativement. Le risque de rupture par fatigue au niveau de tels assemblages est trop élevé.


Référence

- En lisant... les autres, "Le Cycliste", Avril 1953, P. 118

 


 

 


Boite de pédalier soudo-brasée sur machine Routens avec bases décalées vers le bas. Dessin paru dans le cycliste en novembre 1953.







Soudobrasage

Définition du soudobrasage selon la norme ISO 857 (1990)

"Procédé de brasage où le joint de type ouvert est obtenu, de proche en proche, par une technique similaire au soudage par fusion avec un métal d'apport dont le point de fusion est inférieur à celui du métal de base mais supérieur à 450°C, sans qu'il y ait capillarité comme dans le brasage ni fusion intentionnelle du matériau de base."

Fabrication des cadres

Le soudobrasage est venu avec les machines de concours. Le soudobrasage permet la réalisation de cadres plus légers qu'avec des raccords brasés. De plus, il permet de s'affranchir des angles pré-établis des raccords. Ce dernier point est important pour les cadres de tandems qui n'ont pas de côtes standard.

Le soudo-brasage est généralement réservé aux aciers. Rien n'interdit leur utilisation sur les alliages d'aluminium. Mais dans ces derniers cas, la mise en oeuvre est relativement délicate : température de fusion de l'alliage très proche de celle de l'aluminium obligeant à l'automatisation.

Les produits utilisés

En général, le produit d'apport utilisé pour le soudo-brasage est un alliage de laiton standardisé suivant la norme européenne EN 1044 sous les désignation Cu 301 - B-Cu60Zn(Si)-875/895 ou Cu 302 - B-Cu60Zn(Sn)(Si)-875/895. Il s'agit donc d'alliages à 60% de cuivre et près de 39% de zinc. L'intervalle de fusion de ces alliages est compris entre 875 et 895°C. Ces alliages présentent des charges de rupture de l'ordre de 350 à 450 MPa. Bien évidemment, ces valeurs sont très inférieures aux caractéristiques des tubes acier. Mais la hauteur du congé de raccordement très supérieure à l'épaisseur des tubes permet de compenser cette relative faiblesse. Au lieu d'avoir 1,2 mm, il suffit d'avoir un congé de 3 à 4 mm d'épaisseur pour compenser.

Pour les accessoires (butées de câble, porte-bidon ou autres), l'artisan a recours à un apport qui fond à une température beaucoup plus faible pour ne pas dénaturer le tube. Il s'agit généralement d'un alliage à base d'argent de type AG 304 - B-Ag40ZnCdCu-595/630. Ainsi, la température de travail n'est plus que d'environ 600°C. Or à cette température, il n'y a quasiment pas d'influence sur les qualités mécaniques du tube. Bien évidemment, cet alliage a un coût supérieur compte tenu de son titre en argent.

Avantages

Le premier avantage est le poids. La première apparition du soudobrasage est venue sur des machines de la région stéphanoise. L'objectif était le gain de poids par la suppression des raccords. En effet, un congé bien limé permet de gagner quelques grammes sur le poids d'un cadre.

Second avantage, la possibilité de réaliser tous les angles de cadres possibles. L'artisan n'est plus lié à un fournisseur qui lui fabrique des raccords avec des angles standard. Toutes les géométries deviennent possibles. En particulier, pour les tandems, il est possible de réaliser un cadre prenant mieux en compte la hauteur des deux équipiers. En plus à l'époque de la mode de la triangulation totale (avec tube de selle en "pattes de poulet"), seul le soudobrasage pouvait apporter une solution.

Troisième avantage, une chauffe du tube beaucoup plus localisée qu'avec des raccords. Ainsi le soudobrasage se traduit par une altération moindre des qualités métallurgiques. Ceci est vrai dans la majorité des cas, sauf peut-être pour certains artisans comme Alex Singer qui rechargent l'intérieur des raccords pour les ajuster au plus près des tubes. Il est alors possible dans ce cas, de recourir à des alliages à base argent travaillables vers 600°C.

Dernier avantage, un cadre soudobrasé avec des congés entièrement limés puis polis ne présente aucun point faible vis-à-vis de la tenue en fatigue (comme les pointes des raccords). Comme le soulignait Louis Cointepas, la "couleur jaune d'or permet au limeur d'éviter l'attaque des tubes de faible épaisseur," à 5/10. Il importe toutefois de préparer les tubes et accessoires à soudobraser par un chanfrein permettant au métal d'apport d'être soudé "à coeur" afin d'éviter les collages, amorces de rupture. Il faut aussi renforcer l'assemblage par une soudure présentant un congé très prononcé, pour pallier le manque de résistance du métal d'apport ". Le même article nous renseigne sur les cas de rupture apparus lors du Grand Prix Duralumin en 1939 : manque d'épaisseur de la soudure et manque de préparation des tubes chanfrein.


Référence

- L. Cointepas, Considérations sur le 5ème Grand Prix Duralumin, "Cyclotourime", Septembre 1939, n°142, p.199

 

Mise à jour : 10.07.2007