The Drink Team … et saucisson

L'association de plusieurs passionnés permet de surmonter les difficultés inhérentes à la restauration de voitures anciennes

 

Des goujons pour la culasse du 1800 spécial Drink Team (mise à jour le 11 Octobre 2014)

La connexion bloc/culasse d’origine est réalisée par de très longues vis (215 mm) ayant un filetage métrique de 11 mm au pas de 150. Tout comme pour les chapeaux de paliers, étant un fidèle partisan des goujons, j’avais décidé de remplacer également ces vis (qui à leur âge, doivent être certainement fatiguées). En effet, durant l’opération de serrage, le couple résistant est essentiellement du d’un coté aux frictions de la partie fileté dans le bloc moteur et de l’autre par la face d’appui de la tête de vis. De ce fait, les longues vis se vrillent comme une serpillère en cours d’essorage. 

http://www.technocalcul.com/FR/modes_deformation_vis_anim.html

Animation de la contrainte de torsion d’une vis longue (document Technocalcul)

On ne va pas revenir sur les avantages que procurent les goujons qui offrent une meilleure précision du couple de serrage et fatiguent beaucoup moins le taraudage qui les reçoit, mais ils ont un inconvénient: quand ils sont hors catalogue de nos principaux fournisseurs, il faut les commander sur mesure … et là, leur prix devient un gros désavantage! Refusant malgré tout le choix de la facilité qui consistait à conserver les vis d’origine, j’ai décidé de fabriquer ces goujons en utilisant des barres d’acier 42CrMoS4 de diamètre 12 mm (le diamètre 11 est malheureusement hors standard) qui après traitement thermique nous donneront la garantie d’une meilleure tenue mécanique. J’avais initialement utilisé de l’acier 100Cr6 mais le 42CD4 est bien meilleur marché avec après traitement thermique (trempe à l’huile et revenu) une tenue mécanique équivalente. L’usinage est fastidieux (il y a dix goujons à fabriquer) mais pas très compliqué à réaliser: voici en détail les principales étapes de cette réalisation.

IMG_0641

Il y a 8 goujons longs et 2 un peu plus courts. On commence par réduire la partie centrale d’une barre d’acier ronde de 12 mm à 10mm. Ce sera la partie extensible du goujon. Cette partie extensible aura la même longueur (120 mm) sur tous les goujons. Les extrémités (une longue coté bloc et une courte coté culasse) sont respectivement usinées au diamètre de 11 et 11,1mm.

IMG_0692

 On fait ensuite le filetage du coté bloc moteur (11 au pas de 150) sur environ 40 mm de longueur. Sur l’autre extrémité on fera un filetage de 7/16″ (environ 11,11mm) au pas de 20 filets par pouce sur une longueur de 20 mm. Le choix d’un pas anglo-saxon est imposé par le prix des écrous forgés ARP qui sont meilleurs marché quand ils sont au standard US. Par ailleurs, le pas fin (20 filets par pouce est équivalent à un pas de 127) procure une meilleure précision sur une valeur angulaire du couple de serrage.

IMG_0649

Comparatif goujon  »made in maison » /vis d’origine. Comme un goujon est toujours vissé dans le bloc un peu plus profondément  qu’une vis  (il n’a pas de butée en partie haute et va jusqu’au fond du taraudage) le filetage coté bloc est un peu plus long sur celui-ci. La longueur du filetage 7/16″  de la partie haute sera coupée  après montage pour ne laisser dépasser que de deux ou trois millimètres. Evidemment, mes goujons ne sont pas aussi jolis que ceux fabriqués par Tomei avec leur finition satinée, mais ils me reviennent beaucoup moins chers! Bon, c’est pas le tout  mais il m’en reste encore 9 à faire.

IMG_0658

Voici les deux premiers goujons à être installés après avoir été recoupés à la bonne longueur. Finalement, après avoir nettoyé correctement (pas facile) le fond des  taraudages du bloc, les goujons pénètrent un peu plus profondément (environ 5mm) que les vis d’origines, ce qui pour l’augmentation du couple de serrage va forcément dans le bon sens.

IMG_1443

Nos goujons de retour du traitement thermique ont changé de look: en plus d’un brunissage de protection de surface, ils ont subit une trempe à l’huile avec un revenu pour leur donner un meilleur module élasticité. Ces Traitements thermiques leur permettront d’accepter une valeur de précontrainte majorée. J’en profite pour signaler ici le professionnalisme, la gentillesse et les compétences des représentants de la société Hacer Traitements Thermiques (à Cluses) qui ont réalisés les différents traitements.

IMG_0714

L’avantage du goujon c’est que l’on peut contrôler son allongement pendant la phase de serrage en remplaçant avantageusement la clé dynamométrique par un comparateur. Compte tenu de leur longueur « élastique » de 120 mm (celle qui correspond à la partie centrale réduite) qui est de la même sur les goujons longs (8) et courts (2) , ils seront après serrage seront allongés de la même longueur (plus d’un mm)  et auront donc la même charge! Ne pas oublier de rajouter la valeur d’écrasement du joint

Image de prévisualisation YouTube

Voici en images vidéo le principe de serrage d’un goujon par allongement contrôlé. Chaque tige subit exactement le même allongement et supporte donc la même tension que ses voisines. La valeur de l’allongement est bien sur indépendante de la qualité de la graisse ou de l’huile utilisée sur la face des filets et sous la tête de l’écrou puisqu’elle ne tient pas compte de la valeur du couple résistant.

Calcul de la charge de précontrainte maximale acceptable:

Le diamètre du noyau central de nos goujons est de 9,8 mm, ce qui correspond à une section de 75 mm². La résistance de la limite élastique Re de notre acier (après traitement thermique) est selon la fiche du fournisseur (Depery Dufour) de 900 MPa à 20°C. L’effort de tension acceptable maximum sera donc de 900 x 75 =  67 500 N. Avec un déclassement de 10% du à l’élévation de température du moteur plus 20% de marge de sécurité pour être en dessous de la valeur maxi acceptable, nous avons retenu une valeur de 48 000 N. La tension spécifique retenue pour chaque goujon sera donc de 48 000 / 75 = 640 MPa (soit environ 65 kg/mm²)

 

Calcul du couple de serrage d’un goujon:

Le lien ci-dessous permet de faire la relation entre l’effort de traction de la vis et le couple de serrage: http://www.technocalcul.com/FR/kellermanklein.html 

En se fixant un effort de traction de 48 000 N obtenu par une vis de 7/16 à 20 filets par pouce (pas de 1,27) avec un coef de friction moyen de 0,12 (graisse MoS2 dite anti seize), on arrive à un couple de serrage d’environ 82 m/N.

A titre de comparaison, d’après ce même mode de calcul, la tension de précontrainte avec les vis d’origine devait être aux environs 35 000N et le coef de friction dans le bloc (avec de l’huile) autour de 0,17. Ce coef pénalisant pour les pertes par frottements, est du à la grande surface de contact des filets dans le taraudage en aluminium du bloc moteur. De ce point de vue, les goujons bien que plus profondément ancrés dans le bloc, associés à la graisse anti seize réduisent très sensiblement ces pertes et font passer le coef de 0,17 à 0,12.

En conclusion, bien que le couple de serrage ne soit que très faiblement augmenté, l’utilisation de goujons en acier traité associés à la graisse anti seize, nous permet d’accroitre leur effort de précontrainte de 35 000 à 48 000N, soit une augmentation de plus de 35%!

calcul couple

Vue d’écran donnant le résultat du calcul du couple de serrage spécifique à nos goujons. Il est à noter que si l’on remplace la graisse anti seize par de l’huile, les coef de friction passent de 0,12 à 0,14 et le couple de serrage se retrouve significativement  majoré; toute chose restant par ailleurs égale. Le commentaire du résultat de cette note de calcul  fait remarquer que 88% du couple de serrage sont absorbés par les frottements. C’est un peu comme lorsque vous faites un don à une œuvre caritative: une fois déduits les frais de fonctionnement et les pertes pendant le transport, il ne reste plus grand chose à l’arrivée! 

Dans : Restauration voitures anciennes
Par nanard289
Le 20 novembre, 2013
A 17:10
Commentaires : 0
 

Répondre

Votre adresse de messagerie ne sera pas publiée.

 
 

malcommo |
controle technique automobi... |
Livraison,Rapide,Discrete e... |
Unblog.fr | Créer un blog | Annuaire | Signaler un abus | elecrazy
| Racing Team 21
| FATYZ : ACTROS DRIVER