Matériaux du vilebrequin & Acier à outils
Les défaillances de l’acier dans les vilebrequins de compétition sont souvent dues à une combinaison néfaste de contraintes mécaniques, de fatigue et de défauts microscopiques dans le matériau. Bien que ces composants soient conçus pour supporter des charges extrêmes, les sollicitations intenses des moteurs de course les poussent souvent à leurs limites. Les mécanismes de défaillance liés aux matériaux les plus courants sont les suivants :
1. Fatigue et dépassement des limites des matériaux
2. Surcharges soudaines et pics de couple
Pour relever ces défis, les vilebrequins de compétition sont généralement fabriqués à partir d’aciers à haute résistance trempés à cœur, souvent renforcés par des traitements de nitruration. Les performances de ces alliages peuvent être optimisées en affinant leur composition chimique, en améliorant la pureté du matériau et en garantissant une trempabilité homogène, ce qui leur permet d’offrir une résistance et une durabilité fiables dans les conditions d’exploitation les plus extrêmes.
Causes les plus courantes de défaillance liée aux matériaux
1. Fatigue et limites des matériaux
- Les cycles de contrainte répétés provoquent une fatigue au niveau des congés et des tourillons des vilebrequins, ce qui peut entraîner à terme l’apparition de fissures ou une défaillance catastrophique.
- Même les matériaux haut de gamme atteignent leurs limites dans les environnements très exigeants du sport automobile.
Amélioration de la propreté : la plupart des ruptures par fatigue trouvent leur origine dans des inclusions internes.
Les aciers haute performance de Böhler sont souvent refondus à l’aide de :
- VAR (refusion sous arc sous vide)
Ces techniques de fabrication améliorent considérablement la pureté des aciers, notamment le BÖHLER V358 , en éliminant les inclusions d’oxyde & et de sulfure qui réduisent considérablement la durée de vie en fatigue des composants.
2. Surcharge et pics de couple
- Dans le domaine de la course automobile, la chaîne cinématique doit transmettre des couples et des puissances très élevés ; si les aciers utilisés ne présentent pas une résistance à la traction suffisante, des conditions de surcharge pouvant dépasser les limites de conception habituelles du vilebrequin peuvent se produire.
Haute résistance à la traction (≥ 1 300 MPa)
Limite d’élasticité élevée (≥ 1 000 MPa)
Résilience élevée à la rupture, en particulier au cœur
Nuances de cémentation superficielle
Le BÖHLER V358 offre précisément ces propriétés : tout en conservant une résistance élevée, il présente une ductilité suffisante pour résister à des surcharges soudaines.
Ces nuances offrent également une excellente réactivité à la nitruration, ce qui permet aux concepteurs d’améliorer encore la dureté superficielle du vilebrequin.
BÖHLER V358 VMR, conçu pour la victoire :
- La microstructure ultra-pure obtenue par VAR élimine les inclusions susceptibles de provoquer des fissures
- Haute résistance à la traction (1 320–1 470 MPa) : absorbe des charges extrêmes sans défaillance
- Une trempabilité supérieure garantit une résistance uniforme sur l’ensemble des géométries complexes
- Excellente résistance mécanique et résistance à l’usure grâce à la composition de l’alliage chrome-molybdène-vanadium
- Idéal pour la nitruration, il augmente la dureté de surface pour une résistance à la fatigue inégalée
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