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Quelle géométrie et matériau choisir ?

Des choix importants pour un cadre qui vous correspond

Voilà un de vos premiers choix « compliqué » qu’il vous faudra poser pour l’achat de votre vélo...le choix de la matière dont le cadre et la fourche seront composés.

La diversité de modèles, de formes, de processus de fabrication, travail de la matière (quelle qu’elle soit) ou bien encore les géométries ne sont pas toujours facile à « disséquer » pour trouver le vélo de vos rêves !

Nous ne nous étendrons pas dans les grandes lignes es cadres en général, mais plutôt sur les gammes que nous distribuons et roulons (on ne parle bien que de ce que l’on connaît et utilise avec passion, et toute l’équipe Veloclic roule, teste et compare les produit qu’elle vend!)

La géométrie :

C’est la façon dont est conçu le cadre et qui donne l’orientation d’usage voulue au vélo, il existe pour ainsi dire à chaque gamme de modèle une géométrie spécifique, abstraction faite du matériau utilisé.

Concrètement, un vélo avec des bases très courtes, un top-tube (le tube horizontal) court et une douille de direction basse donnerons une orientation sportive au vélo, avec un comportement vif, parfois au détriment du confort et de la stabilité en conduite. Il s’agit là en général des vélos que vous allez retrouver dans les gammes « performance », mais comme chaque modèle présente des spécificités, il faut étudier avec attention le choix de la géométrie. Contactez-nous si vous souhaitez plus d’informations.

A l’inverse, un vélo avec des bases et un top-tube plus longs, une douille de direction plus haute, donc une position plus relevée , vous procurera de la stabilité, un comportement plus sage pour ceux qui souhaitent avant tout rouler longtemps sans recherche absolue de performance mais avec une position confortable.

Ce sont des modèles que vous retrouverez majoritairement dans les gammes « sport-loisir », mais aussi sur la catégorie des « vélos de voyage » ou bien encore chez Van Nicholas, dont les cadres en titane se marient parfaitement à ces géométries pour un maximum de confort.

Nota : Vous pouvez « jouer » sur la taille d’un cadre pour vous « l’adapter », pas forcément besoin de sur mesure – c’est un des atouts actuels des nouveaux cadres, dont les tolérances et la polyvalence sont exceptionnelles- le simple changement de longueur de potence, de réglage précis du recul de selle, ou bien du positionnement du cintre peuvent changer du tout au tout votre position sur le vélo ! Il y a bien sûr des limites à ne pas franchir...et l’équipe Veloclic est pointue sur ce sujet pour vous proposer ces petites -mais majeures- modifications dès l’achat.

Les matériaux :

LE CARBONE

Commençons par celui qui fait le plus « parler » en vélo de route ! Il existe une grande variété de procédés pour travailler et mettre en forme cette matière, et chaque marque y va de son ingéniosité :

Chez Scott

Vous trouverez 3 types de fibres carbones, avec des procédés permettant de différencier des zones de souplesse et d’autres de rigidités sur un même cadre, les dénominations sont les suivantes :

Carbone HMF

La fibre HMF est utilisée pour augmenter la rigidité et conserver un poids plume. Cette matière offre un ratio de rigidité et confort optimal pour offrir les meilleures sensations sur le vélo. Le savoir-faire des ingénieurs SCOTT s'exprime dans la conception la parfaite superposition et le choix des orientations. La fibre HMF procure une meilleure résistance que les fibres standards de l'industrie.

Carbone HMX

SCOTT a amélioré les caractéristiques de la fibre HMF à son extrême. La fibre HMX est développée sur les cadres SCOTT, elle offre une rigidité de 20% supérieure à la fibre HMF pour le même poids. Cette matière unique permet aux ingénieurs SCOTT de concevoir des vélos ultra légers avec des sensations sur le terrain unique. Le coût de la fibre HMX est trois fois supérieur à la HMF. Pour cette raison, elle est réservé aux modèles haut de gamme: Premium ,Team Issue, RC.

Carbone HMX-SL

HMX-SL utilise la technologie Nano qui est composée une résine renforcée avec des nanotubes de carbone ainsi que de fibres de carbone T1000G. Les nanotubes de carbone améliorent la résistance du composite dans les directions transverses à la fibre de carbone ce qui se traduit par une meilleure résistance au cisaillement inter laminaire. La cohésion entre les fibres est ainsi améliorée par rapport à notre technologie HMX qui fait référence dans l'industrie, offrant ainsi une résistance encore jamais atteinte. T1000G est la fibre de carbone ayant la plus haute résistance à la traction sur le marché. Cette fibre est habituellement réservée aux activités aérospatiales ou de défense. L'utilisation stratégique de ce nouveau matériau permet de construire un cadre qui est léger sans compromis sur le transfert de puissance.

Pour aller plus loin : http://carbonexperts.scott-sports.com/fr/index.html

Chez Trek

Trek garanti ses cadres à vie...et ce n’est pas pour rien ! Passés maitres dans l’art du carbone avec leurs gammes OCLV, déclinées pour la route ou le Vtt.Le procédé du carbone OCLV, acronyme pour Optimum Compaction Low Void (compactage optimal à faible vide). Les cadres en carbone OCLV commencent avec l’utilisation du meilleur matériau disponible. En utilisant un carbone de qualité défense dont l'exportation est limitée hors des USA.

La gamme OCLV se segmente en sous catégories, la plus haut de gamme, rigide et légère étant la série OCLV 700 (un module supérieur, réservé aux élites), suivent ensuite le OCLV série 600, OCLV série 500 , 400 et 300.

Chez Ktm

Nous parlons ici de deux gammes de carbones chez Ktm, la UD Performance carbone, utilisée sur la quasi totalité de la gamme pour ses caractéristiques excellentes, vient ensuite- reservé au très haut de gamme- la Premium Carbone, fibre haut module et légèreté accrue. Ktm utilise aussi le concept de Nano Premium carbone, avec l’adjonction de nano-particules dans les cadres pour accroître encore leur résistance

Chez Look

Look a été une des premières marques à travailler la fibre carbone, en résulte aujourd’hui un savoir-faire d’exception au point de savoir proposer des versions « souples » ou « super-rigides » (SR) pour un même cadre !

Carbone HR : Haute Résistance, fibres obtenues par la carbonisation la plus courte. Leur rigidité est la plus faible de la famille mais elles bénéficient d’un bon allongement à la rupture, ce qui en fait un composant utile pour la fiabilité des produits. Les produits fabriqués uniquement à partir de fibres HR sont plus lourds car davantage de matériaux est nécessaire pour obtenir la rigidité souhaitée.

Carbone HM :Haut Module, fibres « haut de gamme ». Leur rigidité est très élevée, environ le double de celui des HR. Ces fibres doivent cependant être utilisées à bon escient car elles peuvent générer des produits plus cassants. Les fibres HM permettent d’ajouter beaucoup de rigidité avec peu de poids.

Carbone IM : Fibres Intermédiaires, elles ont une bonne résistance et un module intermédiaire aux HM et HR dont elles sont un bon complément.

La gamme Endurance Look bénéficie de l’innovation technologique CARBOFLAX, alliant fibres de lin et de carbone, qui rend les vélos plus légers et ultra confortables. Avec l’absorption des vibrations, ils sont très agréables à rouler et ultra endurants.

Chez Genesis

Fidèles à leur réputation de qualité et de savoir faire dans le domaine de l’acier, Genesis n’a pas dérogé à la règle avec sa gamme carbone, avec un module carbone dénommé Ton.

Décliné en 3 versions dont l’original Ton 24/30 carbon , le Ton 30/40 carbon mix : le module offrant le meilleur ratio poids/performance/prix, et le Ton 30/40 high-modulus monocoque Road Race, aux caractéristiques exceptionnelles de poids et de rigidité.

Pour clore ce chapitre, il sera intéressant de noter que malgré l’évolution technique fulgurante du travail de fibres, reste un « a priori » marqué de la part des futurs utilisateurs sur la solidité et le confort du matériau : Pourtant, fini aujourd’hui les « bout de bois » carbone (hormis sur certains modèles conçus pour tels les modèles de Triathlon) et sachez qu’un cadre carbone ne casse pas plus qu’un aluminium se plie lors d’un impact...On répare même mieux aujourd’hui le carbone que l’aluminium ! Veloclic propose d’ailleurs ce service en atelier.

L'ALUMINIUM

Sûrement encore un des meilleurs matériaux à l’heure actuelle, offrant des qualités de confort, de robustesse et de coût exceptionnels, les cadres aluminiums sont entrés dans une nouvelle ère depuis les technologies d’hydroformage et de répartition des épaisseurs à volonté. Les finitions de ces modèles, outre leurs qualités, sont souvent bluffantes et esthétiques.

Chez Scott

Scott utilise exclusivement le très qualitatif Aluminium 6061, avec des tubes « double-butted » (renforcés en épaisseur en certains points stratégiques nécéssitant solidité et rigidité et affinés par ailleurs aux zones de moindre contraintes pour un gain de poids et l’équilibrage des masses. Scott maîtrise par ailleurs parfaitement la technologie de l’hydro-formage, afin d’améliorer encore les caractéristiques souhaitées des cadres, et pour un aspect visuel d’exception.

Chez Trek

Trek propose de l’aluminium depuis 1985, et reste fidèle à son Alpha Aluminium, qui offre finesse, légèreté et des performances parfaites.Les déclinaisons de séries de tubes & leur travail d’hydro-formage se nomment Alpha série 300, Alpha série 200 et Alpha série 100. Nota, un Alpha Platinium, plus renforcé, existe pour les gammes Vtt Trek

Chez Ktm

Ktm s’appuie quand à lui sur deux gammes aluminium pour la route, l’Aluminium renforcé et traité à chaud pour les cadres nécéssitant des qualités de confort et de robustesse, et l’aluminium « triple butted » (renforcé selon les contraintes des zones du cadre), allié à de l’hydro-formage et un traitement à chaud pour une légèreté et réactivité optimales

Chez Look

Look utilise de l’aluminium sur ses cadre de pistes, tel le AL 464, avec un alliage réputé : Aluminium 6061

L'ACIER

C’est le grand retour en force de ce matériau, qui reprend ses lettres de noblesse auprès des pratiquants, qui redécouvrent la « vie » de cette matière : Un cadre acier procure des sensation de dynamisme rares, filtre les aspérités, est durable pour un rapport qualité/ prix exceptionnel, et propose des lignes esthétiques simples et superbes avec les périphériques modernes.

Genesis est notre fer de lance (…) en terme de cadres aciers ! Savoir faire, qualité et finitions sont tout simplement irréprochables ! Tout comme Ridgeback, autre marque d’origine Anglaise que nous avons choisi pour la qualité et la pertinence de ses vélos de voyage.

A noter que Van Nicholas propose une gamme intéressante aussi .

Selon les modèles et les caractéristiques recherchées (plus ou moins de souplesse, de nervosité ou de solidité)

Les Aciers utilisés par nos marques sont sélectionnés majoritairement chez Reynolds, le grand tubiste Anglo-Saxon, développe et propose des aciers très haut de gamme. Reynolds est incontournable pour les applications les plus exigeantes ou les contraintes mécaniques sont fortes, grâce à une large offre de diamètres et d'épaisseurs disponibles dans chaque série :

Chaque gamme de tube propose ses specifités propres en terme d’épaisseurs (variables) et de qualités intrinsèques, le Reynolds 853 est par exemple thermodurcissable, c’est à dire qu’à la soudure, il constitue une zone de traitement thermique améliorant la résistance globale.

Le Reynolds 931, quand à lui concurrence le titane haut la main en terme de confort, réactivité et vivacité. Le grand classique reynolds 725, associé à une grande qualité de mise en œuvre comme sait si bien le faire Genesis ou Ridgeback, offre des performances et un dynamisme excellents, avec une sensation d’uniformité au pédalage avec le sol exceptionnelle !

Le Reynolds 520, utilisé lui sur les vélos de voyage Ridgeback, entre autre, propose des prestations de robustesse et de confort incomparables pour qui ne regarde pas trop au poids, le ratio longévité prix est parfait.

Le Mjölnir est un acier double butted, équivalent en qualité à un Cr-Mo 4130, permettant de produire des cadres de qualité sans sacrifier au poids et au prix et conserver tous les bénéfices de l’acier.

LE TITANE

Le titane revient lui aussi en force... malgré la rareté des modèles disponibles à la vente.

Pourtant, la concurrence est rude: carbone, alu, évolution constante technologique concernant les suspensions... mais le titane s'en fout, il passe les modes (de même que l'acier...) et conserve son image de vélo prestige avec un look toujours très classique.

Alors pourquoi un vélo titane ?

Le matériaux en lui même est présent dans de nombreux domaines (aviation, aérospatiale, automobile, lunetterie...) bien que les alliages soient en réalité différents.( voir caractéristiques) Il doit donc bien avoir quelques qualités !!!

Un doute sur une pièce titane ! un aimant fera l'affaire pour tester car le titane est amagnétique...

Attaquons les atouts du titane a proprement parler:

En premier lieu, une résistance a la corrosion exceptionnelle qui offre une longévité énorme de ce type de cadre ou accessoire,cela permet aussi d'avoir une finition sans peinture ou vernis (petit gain de poids...) et c'est un des premiers charme visuel du titane : brut, poli ou brossé, ils font craquer par leur style épuré...

Mais l'atout premier du titane, c'est son rapport masse-rigidité-résistance-élasticité exceptionnel.

Qui plus est, avec l'évolution technologique concernant le travail des tubes (formes, diamètres et épaisseurs variables...) le titane s'optimise.

Encore un avantage pour lui, le titane souffre peu de la phase "soudure": Si l' art de souder est effectué par quelqu'un de compétent...et dans les conditions optimales (soudure sous atmosphère neutre grâce à l'argon), la perte de résistance n'est que de 10/15% contre 20/25% pour l'aluminium et 40% pour l'acier.

Dans l'absolu, le titane offre plus de légèreté que les meilleurs aciers.

Il est aussi plus solide et surtout plus confortable.

Il est aussi beaucoup plus résistant aux impacts et conserve ses propriétés mécaniques/ dynamiques bien plus longtemps que de l'alu ou du carbone...

Résumons: titane= pas lourd, solide, nerveux et confortable... sauf que... la conception des pièces et surtout du cadre au niveau géométrie et design ont une incidence directe sur le métal magique, un mauvais cadre en titane ou autre chose sera toujours un mauvais cadre !!!

Le seul "hic" du titane: son prix !

Il faut dire que la transformation du minerai (abondant a l'état naturel) est complexe et coûteuse. Il faut rajouter a cela la mise en oeuvre délicate et longue et tout s'explique...!!!

Un investissement a long terme autant qu'un coup de coeur et le plaisir de rouler différent et confort sur du "rigide", voilà le grand retour du titane.

Propriétés du titane:

- métal gris acier,

- masse volumique : 4,5 kg/dm3,

- point de fusion : 1670 °C,

- mauvais conducteur électrique,

- mauvais conducteur thermique,

- à 500°C il s'oxyde, à 700°C il se fragilise par les gaz : hydrogène et azote,

- à 1200°C il s'enflamme,

- Il est inoxydable vis-à-vis des agents chimiques et atmosphériques,

- Les caractéristiques du métal pur sont très intéressantes et équivalentes à celles des aciers mi-doux.

Exemple de symbolisation T60 --> titane à 60 hb de (Rr)t

Alliages de titane; caractéristiques:

-Ils sont plus tenaces que les alliages légers et ultra-légers.

-Module d'élasticité :

  • alliages ultra-légers ≈ 4500
  • alliages légers ≈ 8000
  • alliages de TITANE ≈ 11000

-Ils possèdent une résistance en température d’environ 450 °C à comparer avec celles des alliages légers de 200 à 250°C et des alliages ultra-légers de 100 à 150°C.

-Ils possèdent une résistance à la corrosion excellente, comparable aux aciers inoxydables) qui peut s’améliorer par la protection des alliages par OXYDATION ANODIQUE.

-Ils possèdent de bonnes possibilités de transformation à chaud (450°C) et un grand allongement (pièces de forgeage, etc.)

Inconvénients:

-Mise en oeuvre délicate : affinité avec l'oxygène, l'azote, l’hydrogène à chaud.

-Usinage et rectification difficile : mêmes précautions que pour les aciers inoxydables.

-Soudage sous Argon ou mieux par bombardement électronique.

-Formage à froid difficile : nécessité d'employer des presses très importantes.

-Qualité de frottement mauvaise, de par le coefficient de frottement élevé du titane : écaillage – grippage.

Le Titane dans l'industrie du vélo:

Le titane présente un rapport masse-rigidité-résistance particulièrement avantageux associé à une élasticité lui donnant la capacité de filtrer les petites vibrations. D’une manière générale, le titane procure plus de légèreté qu’un acier de qualité, il est plus solide et plus confortable. En comparaison, l’aluminium permet encore plus de légèreté mais il sera moins confortable, sa rigidité garantissant sa fiabilité. Le carbone peut marier légèreté, confort et durabilité dans le temps s’il est travaillé dans ce sens, mais il sera toujours beaucoup plus sensible aux impacts et fragile en cas de chute. A l’inverse le titane résiste bien aux impacts et garde longtemps ses qualités dynamiques car il vieillit peu.

Les alliages Titane "dédiés" au vélo:

CP : titane pur. Trop souple pour être exploité pour la construction de cadre ou d’accessoires, il est parfois utilisé pour les pattes de dérailleur qui peuvent avoir l’intérêt d’être facilement redressables (comme pour les cadres acier)

3Al-2,5V : Alliage avec 94,5% de titane avec 3% d’aluminium et 2,5% de vanadium. Il s’agit, de loin, du plus utilisé dans le monde du cycle ; ses caractéristiques mécaniques étant parfaitement adaptées pour la réalisation de tubes de cadre.

6Al-4V : Alliage avec 90% de titane avec 6% d’aluminium et 4% de vanadium. Moins facile à mettre en œuvre que le 3/2,5, le 6/4 offre par contre une résistance mécanique plus élevée. On retrouve cet alliage principalement au niveau des pièces usinées (boîtier de pédalier, douille de direction, …) ainsi qu’au niveau visserie et les composants où les contraintes sont importantes.

Tableau récapitulatif des principaux alliages :

asse

Prix

Confort

Rigidité / Performances

Résistance à la fatigue

Résistance aux chocs

Longévité

Titane

****

*

*****

***

*****

*****

*****

Carbone

*****

**

***

*****

***

***

***

Acier

**

*****

****

**

*****

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***

Aluminium

*****

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**

****

**

**

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