Voici un article destiné aux monteurs de roues. Certains sujets sont plus faciles à aborder avec ceux qui comprennent (sans forcément partager) mon point de vue. Si vous n'êtes pas monteur de roues, poursuivez à vos risques et périls. Si le contenu vous dérange, sachez qu'il est abordé du point de vue d'un monteur. Si vous ne possédez pas cette perspective, ne nous en tenez pas rigueur.
J'en ai assez de voir les monteurs de roues constamment pointés du doigt pour la moindre casse de rayon. C'était vrai dans ma jeunesse, à une époque où l'on ignorait tout du montage de roues. Cette angoisse a pesé sur mes débuts et ceux de mes pairs. Il est probable que certains apprentis monteurs aient préféré abandonner le métier plutôt que de culpabiliser constamment à cause d'un rayon cassé.
Aujourd'hui, nous avons une bien meilleure compréhension de la dynamique des roues et des défaillances des composants. Pour ceux d'entre vous qui débutent dans le métier, je vais tenter de vous convaincre que la casse des rayons est une préoccupation partagée par les cyclistes, mais qu'elle est rarement imputable à la fabrication de nos vélos. C'est essentiel pour instaurer une relation de confiance durable avec vos clients.
La scène d'aujourd'hui est différente
Les rayons n'ont jamais été aussi performants. Parallèlement, les exigences en matière de durée de vie des roues n'ont jamais été aussi faibles (mode, poids). De ce fait, les cyclistes sont moins sujets à la casse de rayons qu'auparavant. Pourtant, malgré sa rareté, la casse d'un rayon est aujourd'hui un événement plus inquiétant. Paradoxal, n'est-ce pas ? C'est un réflexe courant : plus un événement indésirable est rare, plus il paraît inquiétant.
Le monde des rayons est également plus complexe. Autrefois, seuls DT Racing, Sapim et Wheelsmith étaient utilisés pour les roues de compétition. Aujourd'hui, de nombreuses marques utilisent des rayons propriétaires (Mavic, Campagnolo, Shimano) et de nouveaux rayons haut de gamme comme Max (TW), Pillar (TW), Mach1 (FR), et d'autres.
Je suis ici pour vous dire
Très peu ont l'opportunité de mener des tests approfondis sur les rayons et les roues et de les comparer à des centaines de milliers de roues sur le terrain ; du cyclotourisme de loisirs aux championnats du monde, des expéditions aux expositions.
Encore moins nombreux sont ceux qui peuvent partager sans réserve. Je ne fabrique ni roues, ni moyeux, ni rayons, ni jantes, et la plupart de mes collègues ne peuvent divulguer de nombreux détails importants pour des raisons professionnelles. Il n'y a rien de mal à cela, et nous ferions de même. Un petit prix à payer pour poursuivre ses rêves.
Les tests de rayons peinent à reproduire les conditions réelles d'utilisation. Ils cassent rarement et sont utilisés par des milliards d'unités de manières très diverses. Le principal problème réside dans la validité statistique. On peut tester 12 rayons jusqu'à rupture sur plusieurs jours dans des bancs d'essai dédiés. C'est coûteux, mais on en apprend beaucoup sur ces 12 rayons. Comme les rayons de bonne qualité cassent moins d'une fois sur douze, il faudrait en réalité en tester 1 000 sur plusieurs mois. Ce qui est évidemment irréalisable.
Les tests en laboratoire permettent un contrôle et une précision essentiels à l'analyse. Cependant, d'après mon expérience, rien ne vaut une équipe sponsorisée avec des mécaniciens irréprochables. On obtient ainsi des retours fiables sur un kilométrage important, avec plusieurs cyclistes aux styles différents, le tout au cours d'une seule saison. Contacter directement les cyclistes est bien moins productif, car chacun est unique et a du mal à se souvenir des détails. De bons mécaniciens (souvent eux-mêmes constructeurs de vélos) peuvent fournir des informations précises. Les équipes sont idéales pour l'évaluation du matériel (notamment des rayons).
Ce que vous devez savoir sur la casse des rayons
Bien que de nombreux facteurs influent sur la casse des rayons, la principale cause (98 %) de casse inattendue réside dans le fil métallique lui-même. On peut concevoir et monter une roue de façon irréprochable et constater qu'un rayon casse après seulement 80 ou 800 kilomètres ; dans les deux cas, c'est prématuré.
Remarque : Je parle de casse imprévue. Sont exclus : les roues très usées ayant parcouru 80 000 km ; les rayons cassés suite à un contact avec les pédales, du fil de fer ou du bois ; les roues volontairement sous-dimensionnées (pour des événements d’une journée) mais utilisées par ailleurs ; les chutes ; etc.
Les rayons se cassent sous l'effet de la fatigue et des cycles répétés de chargement et de déchargement. Cela dépend de trois facteurs :
(1) Utilisation - les rayons au repos ne se fatiguent pas.
(2) Concentrations de contraintes - les rayons cassent en premier là où les contraintes sont les plus élevées.
(3) Une aberration dans la microstructure du métal - sans laquelle (et elles sont inévitables) la fatigue ne peut pas déclencher une fissure dans l'acier.
Remarque : les cycles de charge dont nous parlons se situent dans la limite d’élasticité du matériau. Pour les vélos, toutes les charges subies lors de l’utilisation sont de ce type. Il est possible de dépasser cette limite d’élasticité lors de tests en laboratoire, mais cela ne se produit pas en conditions d’utilisation normales.
En tant que constructeurs, nous faisons de notre mieux pour minimiser les risques de fatigue des roues, tels que :
(1) Encastrer les coudes dans la bride du moyeu pour maximiser le support.
(2) Utiliser des motifs qui ne provoquent pas de coudes brusques au niveau du mamelon.
(3) Placer les rayons dans leur trajectoire de manière à ce que leur forme soit stable pendant la conduite.
(4) Éviter une tension excessive, dont le frottement pourrait endommager les fils en les tordant.
(5) Soulager les contraintes de la structure afin qu’elle soit dans un état plus détendu pendant son utilisation.
(6) Libérer les rayons des exigences inutiles (nombre adéquat, calibre, etc.).
Même en prenant toutes ces précautions (et d'autres encore), les rayons peuvent se casser inopinément. Cependant, on peut ignorer presque toutes les règles mentionnées et conserver une roue quasiment indestructible. Le matériau des rayons (l'inox en particulier) peut résister à des conditions extrêmes s'il est en parfait état. Cela a été maintes fois constaté en laboratoire et sur le terrain.
Ce qu'il faut faire
Concevez et fabriquez des roues comme si la casse des rayons était sous votre contrôle. Toutes ces techniques n'offrent qu'une faible chance de minimiser la casse, et les conséquences sont inévitables.
Lorsqu'un rayon cassé se présente à vous, il est essentiel que vous :
(1) Croyez-moi, la casse est presque aléatoire. C'est un fait. On constate plus de casse avec des rayons de mauvaise qualité qu'avec des rayons de meilleure qualité. Quoi qu'il en soit, il est quasiment impossible de prédire une casse.
(2) Exprimez votre sympathie et votre tristesse envers la personne concernée. Un concurrent qui aurait pu remporter un sprint mérite votre soutien. Il/Elle sera peut-être d'humeur à blâmer, mais cela ne durera pas. Une sympathie sincère est toujours préférable ; évitez d'être sur la défensive. Mettez-vous un instant à la place du fabricant de rayons : présentez vos excuses au nom de l'industrie et de la science des matériaux.
(3) Ne montrez ni surprise, ni déception, ni scepticisme, mais restez calme. Si vous parlez d'une voix forte et agitée, le cycliste perdra confiance en vos roues et en la fiabilité mécanique en général.
(4) Analysez la situation et la roue pour en tirer des enseignements. Sachez toutefois qu'il est peu probable que vous puissiez les déduire des preuves.
L'analyse microscopique de la rupture des rayons révèle toujours la même chose : nous savons pourquoi et où les rayons cèdent, mais nous ne pouvons pas répondre à la question du « quand ». La mesure de la science ne réside pas dans la capacité a posteriori d'expliquer, mais dans son pouvoir de prédiction. De ce point de vue, la science de la rupture des rayons est aussi fragile que la plupart des études macroéconomiques.
Si la casse est liée au matériau du fil, alors la constance et la résistance adéquate sont primordiales. C'est indéniable. La constance du fil est une obsession pour les fabricants de rayons, et une fois le fil accepté, leur contrôle est aussi limité que le vôtre. Il y a trop de variables sur une trop grande longueur de fil. Parmi ces variables, on peut citer l'état recuit, la finition de surface, la variabilité de la microdureté, les inclusions et les contaminants, l'uniformité de la structure cristalline, et bien d'autres.
Fabriquer un fil résistant (à haute résistance à la traction) est relativement simple. Obtenir une régularité parfaite est en revanche très difficile. Le fil d'acier inoxydable utilisé pour les rayons haut de gamme présente des caractéristiques tellement extrêmes et uniques à cet égard qu'il n'a aucune autre application industrielle. Personne ne serait prêt à payer un tel prix pour une telle régularité en dehors du secteur médical, et les applications médicales du fil de calibre 14 sont rares.
Soyez professionnel
Affichez calme et confiance à votre entourage. Ne laissez pas la casse d'un rayon se transformer en une scène de lamentations collectives. Comprenez les principes scientifiques sous-jacents et sachez que, même en ayant tout fait correctement, il arrive parfois qu'un rayon casse.
Comme la casse des rayons survient assez aléatoirement, il n'est pas nécessaire de tout remettre en question. J'ai constaté qu'il était utile de comprimer au maximum des paires de rayons parallèles pour évaluer leur intégrité.
Si aucun rayon ne casse pendant le serrage, il est quasiment certain qu'aucun ne cassera par fatigue au cours des prochains centaines de kilomètres. Si vous avez du temps devant vous, vous pouvez aussi inspecter l'intérieur de chaque coude de rayon (la partie visible) à la loupe. Les fissures, impossibles à dissimuler, apparaissent bien avant la rupture. J'ai déjà repéré des fissures naissantes de cette façon et je me sentais comme Sherlock Holmes.
Alors, choisissez vos rayons avec soin, ne réagissez pas de façon excessive à un incident isolé et rappelez-vous que 98 % des cas de casse de rayons (même si cela arrive là où on s'y attend) ne sont probablement pas liés à votre bâtiment. C'est le cauchemar des fabricants de rayons, pas le vôtre.
Pour plus d'informations sur le sujet, consultez ces liens : [lien 1] et [lien 2]. N'hésitez pas à commenter, surtout si vous êtes monteur de roues !
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Michael Wilson
novembre 02, 2021
Just FYI I do have a production wheelset on the Bianchi Pista where the spokes break while the bike is just hanging on the rack. The front wheel does this; I do not know about the rear because I gave that to a friend. That wheel also breaks spokes, but maybe not while just sitting. I forget if it is the middle of the spoke or the bend.