Derrière le design - La sélection de tubes en acier chez Panorama Cycles
Le processus de sélection de tubes en acier de haute qualité chez Panorama Cycles.
Vous avez peut-être déjà remarqué que certains vélos en acier sont plus lourds que d’autres. Ou encore que certains vélos, toujours en acier, sont plus ‘’flexibles’’ que d’autres modèles du même matériel. C’est parce qu’il existe plusieurs types de tubes en acier, qui se différencient par leurs propriétés et leur qualité.
Chez Panorama, nous nous approvisionnons exclusivement auprès de l'entreprise anglaise Reynolds pour leurs tubes d'acier de haute qualité. Et nous sélectionnons la gamme selon les caractéristiques que nous voulons donner à chaque vélo.
Dans cet article, nous parlons des caractéristiques des différentes sortes de tubes, ce que nous prenons en compte dans le design de nos vélos, et pourquoi tous les cadres en acier ne sont pas de la même qualité.
Mots : Simon Bergeron, propriétaire et concepteur des cadres chez Panorama Cycles
Crédits photo: Serge Gouin
Les propriétés de l’acier
L’acier est, depuis plusieurs décennies, un matériau de choix pour la fabrication de cadre de vélo. Toutefois, des innovations significatives dans la fabrication de tubes permettent aux manufacturiers de vélo de peaufiner les propriétés du cadre selon les objectifs désirés.
Un cadre de vélo, peu importe le matériau choisi, doit répondre à 2 critères principaux : être suffisamment rigide afin d’être piloté adéquatement et être suffisamment résistant afin de supporter différentes charges.
Rigidité : l’importance du profil des tubes et non pas du grade d’acier
D’abord, il faut savoir que tous les types d'acier ont la même rigidité (Module de Young = +/-200GPa). Que ce soit les alliages d’acier complexes chez Reynolds (953/853) ou alors l’acier classique utilisé pour construire des clôtures ou de l’armature, tous ont la même rigidité.
La rigidité de l’acier pour une structure comme un cadre de vélo va donc venir du profil des tubes, soit le diamètre et/ou l’épaisseur de la paroi. Par comparaison, l’acier est beaucoup plus rigide que l’aluminium ou le titane, d’où le fait que les tubes soient souvent plus étroits sur un vélo en acier.
La rigidité désirée pour le cadre d’un vélo (le profil des tubes) est principalement déterminée par l’usage qu’on veut faire de celui-ci, dépendamment de si l’on cherche à maximiser le transfert de puissance ou bien si l’on veut prioriser le confort, ou encore si le vélo doit pouvoir supporter une charge importante ou non.
Mais, puisqu’à profil de tube égal, la rigidité sera la même, peu importe que l’acier soit acheté à la quincaillerie ou bien chez une marque de référence comme Reynolds, pourquoi payer pour des tubes d’acier haut de gamme?
Résistance ultime : ce qui fait toute la différence
Le paramètre que nous manipulons en utilisant des tubes d’acier Reynolds haut de gamme est la résistance ultime, c’est-à-dire la contrainte maximale que l’on peut affliger au tube avant que celui-ci ne cède.
Graphique des différentes options chez Reynolds et leur rigidité et résistance ultime :
Chez Panorama, nous utilisons soit des tubes Reynolds 525, qui font augmenter la résistance à 800MPa (versus 250Mpa pour de l’acier classique), soit des Reynolds 725 où l'on fait plus que quadrupler cette résistance versus l'acier classique avec 1080Mpa.
Cette augmentation drastique de résistance ultime des tubes Reynolds versus l’acier doux permet donc de minimiser le poids en utilisant des tubes amincis, qui pourront à la fois être suffisamment rigides et résistants pour l’utilisation voulue.
D’ailleurs, les tubes utilisés sur nos vélos ont une épaisseur variable (‘’butted’’), c’est-à-dire que l’épaisseur varie sur la longueur du tube. Le tube va ainsi être épaissi au niveau des soudures et plus fin au centre du tube, là où il y a moins de contraintes exercées.
Nous travaillons donc avec Reynolds pour notre sélection de tubes puisque cette compagnie, fondée en 1898, offre un choix immense de profil de tubes, nous permettant de trouver le profil exact offrant précisément les propriétés de rigidité et de résistance du cadre que nous voulons atteindre.
Ce qu’il faut prendre en compte pour les vélos de touring et de bikepacking : la limite élastique vs. résistance ultime - ou pourquoi le Reynolds 853 n’est possiblement pas le meilleur choix.
La limite élastique est un facteur à ne pas négliger, en particulier pour des cadres de vélo d’aventure. La limite élastique est la contrainte que l’on peut appliquer à un tube avant que celui-ci ne se déforme de manière permanente, sans toutefois céder.
Le plus gros enjeu vient du fait que la limite élastique pour les Reynolds 853 ou 953 est trop proche de la résistance ultime. Ces aciers d’alliages de très haut grade sont souvent considérés comme fragiles (‘’brittle’’).
Sur le terrain, si vous devez faire une réparation d’urgence sur le vélo (couper ou percer des tubes par exemple) ou encore installer un moyeu plus étroit (et donc plier le triangle arrière), cela peut devenir plus ardu, voire impossible sans dépasser la limite ultime du matériau et donc le briser le cadre.
Un autre volet que nous prenons en considération dans notre sélection de tubes est la résistance au bosselage (‘’denting’’), alors que la limite élastique est atteinte sur le tube. Nous gardons toujours en tête que la force nécessaire pour bosseler un tube est affectée par l’utilisation de tubes extra-mince (malgré que les propriétés de résistance soient augmentées dans les aciers haut de gamme (853/953).
Voilà en quelques lignes les principales considérations que nous abordons lorsque vient le temps de sélectionner les tubes pour nos vélos.
Pour nos vélos de gravel et MTB, notre sélection de profils de tube d’acier Reynolds 725 offre à notre avis le meilleur compromis entre poids, agrément/souplesse de conduite, résistance et réparabilité sur le terrain.
Pour nos cadres de touring conçus de manière plus rigide, la marge quant à la résistance ultime obtenue par défaut est beaucoup plus grande. Puisque la priorité pour ces modèles n’est pas d’économiser quelques grammes (pour un vélo sur lequel il y aura 50+lbs de matériel en touring) mais plutôt d’avoir des vélos les plus résistants possibles au chargement et pouvant être facilement réparables. Le Reynolds 525 est donc le meilleur choix selon nous.
