Brevet FR2837137A1 — publié le 20030919

variante, a l 'aide de semences (I2). ., l Rayon pour une roue a rayons et procede de traitement permettant de realiser un tel rayon L' invention concerne un rayon pour une roue a rayon s et notamment un rayon pour une roue de bicyclette ainsi qutune roue comprenant au moins un tel rayon. L'invention concerne egalement un procede de traitement permettant de realiser un tel rayon. De facon usuelle un rayon pour une roue a rayons est realise en acier inoxydable, et par exemple un acier de type 302 selon la norme AISI. Un tel acier contient 18% de chrome et 8% l0 de nickel. D'autres types d'acier peuvent egalement convening Un rayon comprend habituellement un corps effile, une tete droite ou coudee a 90 degree environ a une extremite, une zone filetee a l'autre extremite. En regle generale, un rayon est realise a partir d'un fil d'acier inoxydable ecroui. Le fil est trefile pour reduire son diametre, puis il est retreint dans sa partie centrale pour reduire l 5 encore le diametre dans cette zone. Apres mise a longueur la tete est formee par une operation de frappe, le cas echeant le rayon est coude au niveau de la tete puis le filetage est realise, le plus souvent par une operation de roulage. Il arrive qu'on realise ensuite une operation de coloration du rayon, par exemple pour lui donner une couleur noire. Une telle couleur peut etre obtenue a ['aide d'une peinture ou alors d'un traitement chimique de chromage. Toutefois de telles operations vent couteuses et le plus souvent elles reviennent plus cher que le prix du rayon lui-meme. On connait egalement des traitements chimiques de l'acier inoxydable qui ont pour but d'ameliorer sa resistance a la corrosion. Certains de ces traitements produisent une coloration de l'acier, notamment une coloration noire resultant d'une oxydation superficielle. Toutefois 2 5 ce s traitements consistent en de s attaques chimiques agre s sive s, leur mi se en ceuvre est tres couteuse. En outre la teinte obtenue n'est pas homogene et presente des reflets. D'autres part, les proprietes remarquables d'un rayon vent sa resistance statique, c'est-a dire sa resistance a la rupture sous une contrainte de traction, et sa resistance a la fatigue, c'est a-dire sa capacite a supporter des cycles successifs de chargement en traction. Une autre propriete remarquable est la limite elastique du rayon. Cette propriete est particulierement importante a observer pour un rayon a tete coudee. En effet les efforts d'appui au niveau de la tete vent deportee par rapport au corps effile du rayon. Ces efforts d'appui generent de ce fait dans le corps de rayon des contraintes de flexion qui peuvent depasser la limite elastique du rayon dans la zone de la fete. Les contraintes dans cette zone dependent principalement de ['angle du coude, de la forme du siege de la tete au moyeu, du mode de montage de la tete dans son siege et de la traction exercee sur le rayon. A cela s'ajoute egalement une contrainte de torsion generee par le serrage de l'ecrou de rayon. rs En regle generale on considere que plus on ameliore la resistance statique du rayon, plus on ameliore sa resistance a la fatigue. Egalement, un rayon qui a une tres bonne limite elastique a une moins bonne resistance a la fatigue dans de mauvaises conditions de montage. De facon legitime on a recherche a ameliorer les proprietes mecaniques du rayon. Ainsi ['operation de retreint mentionnee plus haut permet avantageusement d'ameliorer la resistance a la rupture du rayon car le rayon aura ete etire au-dela de sa limite elastique et le diametre dans la zone de retreint aura ete reduit. Un but de ['invention est de proposer un rayon ayant un aspect colore different de sa couleur brillante d'origine dont le traitement de coloration est realise de facon plus simple et plus economique que les kaitements actuels. Un autre but est de proposer un rayon qui presente par ailleurs des proprietes mecaniques ameliorees. D'aukres buts et avantages de ['invention appara^tront au cours de la description qui va suivre. Le rayon selon ['invention est en acier inoxydable et comprend un corps effile et deux exkemites. I1 est caracterise par le fait qu'il presente une couche superficielle d'oxyde metallique coloree. La roue a rayons est caracterisee par le fait qu'elle presente au moins un rayon en acier inoxydable ayant en surface une couche d'oxyde metallique coloree. Le procede de fabrication du rayon selon ['invention comprend les etapes de decoupe d'un fil en acier inoxydable selon un segment de fil, de mise en forme des exkemites du segment. I1 est caracterise par le fait qu'il comprend une etape intermediaire de kaitement thermique de revenu du fil ou du segment. Selon une caracteristique secondaire, le procede est caracterise par le fait que le traitement thermique de revenu est realise sous une atmosphere oxydante. L'invention sera mieux comprise en se referent a la description cidessous et aux dessins en annexe qui lui vent rattaches. La figure 1 montre un rayon en vue de cote selon un mode non limitatif de mise en oeuvre de ['invention. La figure 2 est une vue en coupe schematique d'un rayon qui illustre un mode particulier de mise en oeuvre du procede. Le rayon 1 represente en figure 1 est un rayon de type coude. I1 presente un corps effile 2 longiligne et de section circulaire. A une extremite le rayon 1 a une tete 3 precedee d'un coude 4. A son auke extremite, le rayon presente une zone filetee 5 qui est prevue pour cooperer avec un ecrou de rayon 9 traditionnel. Dans sa partie centrale le corps effile 2 est retreint. Ce retreint est delimite par deux zones de retrecissement 6 et 7 qui encadrent la partie centrale 8 de diametre reduit. De fa,con connue, le rayon 1 a ete obtenu a partir d'une bobine de fil d'acier inoxydable, par exemple un acier de type 302 selon la norme AISI. Le fil est trefile de facon a reduire son diametre, puis il est etire de facon a creer le retreint de la partie centrale. Ensuite il est mis a longueur, une extremite subit une operation de frappe pour creer la tete 3. Le coude 4 est realise sous la fete. Et l'autre extremite 5 est filetee par une operation de roulage. Le rayon qui vient d'etre decrit et ses differentes etapes de fabrication n'est pas limitatif pour ['invention. En effet ['invention s'applique a tout type de rayon en inox, notamment des rayons de type droit, c'est-a-dire avec la tete dans l'axe de la partie effilee, egalement des rayons a deux fetes ou des rayons avec deux zones filetees, une a chaque extremite. La zone de retreint est facultative. A la place on pourrait avoir une zone aplatie ou profilee sur une grande partie de la longueur du corps effile ou sur une distance reduite qui correspond par exemple a la zone de croisement de deux rayons sur la roue. Egalement on pourrait utiliser d'autres matieres qu'un acier inox de type 302. Au niveau des etapes de realisation du rayon des variantes vent egalement possibles. Selon ['invention le rayon subit un traitement de coloration qui consiste en une oxydation superficielle. Ainsi la figure 2 schematise en 10 la couche superficielle de metal qui se trouve oxydee. On estime que cette couche a une epaisseur de l'ordre de 1 nanometre. Cette couche est homogene et uniforme en coloration sur toute la surface du rayon y compris la zone filetee. De fa,con optionnelle cette operation est effectuee sur le rayon fidi, une fois sa mise en forme realisee. Toutefois ceci n'est pas limitatif, et l'on pourrait realiser ['operation de coloration a tout moment du cycle de fabrication du rayon, notamment on pourrait la faire subir a la bobine de fil ou aux segments de fil apres leur decoupe et au cours des etapes de mise en forme. De facon optionnelle, ['operation de coloration consiste en un traitement thermique de revenu. Le revenu est realise a une temperature comprise entre 180 et 560 C. De preference la temperature est comprise entre 300 et 425 C avec un optimum a 380 C. Le temps du revenu est compris entre 0,5 et 3 heures. L'operation de revenu est realisee dans un four. Par exemple si elle est realisee sur les rayons finis ou les segments de rayons, ces elements vent disposes a plat dans des casters grillages qui vent superposes puis enfournes dans le four. D'autres modes operatoires peuvent etre adoptes. On a trouve que ces plages de temperature et de temps amelioraient de facon significative les proprietes mecaniques du rayon. p l En outre, si le traitement de revenu est realise en atmosphere oxydante, et par exemple en atmosphere ambiante, il se forme a la surface du rayon la couche d'oxyde 10 mentionnee ci dessus, et cette couche est coloree en fonction de la temperature de revenu adoptee. On a observe un jaunissement du rayon pour une temperature de 180 C, et pour des temperatures superieures on a successivement les teintes suivantes bronze, violet, bleu, gris, gris fonce. Pour une temperature superieure a 600 C la couche d'oxyde prend une couleur no ire. Toutefoi s a c es temperature s le revenu deteri ore l es proprietes mecaniques du rayon au lieu de les ameliorer. La teinte noire n'est pas une teinte que l'on peut obtenir dans de bonnes conditions par la mise en ccuvre de ['invention. Il est preferable de chercher a obtenir une teinte distincte du noir.On a observe egalement que la teinte dependait principalement de la temperature du traitement thermique, et pas ou peu de la duree. Au lieu de l'air on pourrait utiliser un autre gaz ou melange de gaz pour provoquer non senlement une reaction sur le fer mais aussi sur le chrome, le nickel et le cas echeant sur d'autres composants de l'acier inoxydable et obtenir ainsi avec le revenu d'autres nuances de 1 5 coloration. On realise de cette fa,con un traitement de coloration particulierement economique et en meme temps un traitement de revenu qui ameliore les proprietes mecaniques du rayon. Le traitement thermique de revenu pourrait etre realise sous atmosphere neutre, mais dans ce cas il n'y a pas de changement d'aspect exterieur du rayon. Au lieu de realiser le traitement thermique sur des rayons apres leur mise en forme finale, on pourrait le realiser entre deux etapes de mise en forme. Notamment on pourrait realiser le traitement thermique sur la bobine de fil, ou encore sur les segments apres leur decoupe, avant les etapes de mise en forme ou entre deux etapes. Pour un rayon standard il est usuel de lui associer un ecrou de rayon. Un tel ecrou est represente en 9 dans les figures 1 et 2. Generalement ces ecrous vent en laiton nickele. On a observe qu'en soumettant les ecrous au meme traitement thermique de revenu que les rayons, on obtenait une coloration des ecrous semblable a celle des rayons, mais sans changement de structure. Selon une variante de mise en oeuvre de ['invention, on pourrait realiser une coloration dont la couleur varie sur la longueur du rayon. En effet, en realisant le traitement thermique avec un gradient de temperature sur la longueur du rayon on obtient un degrade de teinte. La roue real i see conformement a [ 'invention c omprend de facon connue une j ante annulaire, un moyeu et des rayons de liaison de la jante au moyeu. La roue comprend au moins un rayon qui presente en surface une couche d'oxyde metallique coloree. L'invention n'est pas limitee au mode de realisation qui vient d'etre decrit. Wile s'applique egalement a toute construction de rayon en acier inoxydable. Egalement on pourrait utiliser d'autres techniques de traitement thermique pour provoquer l'oxydation superficielle du rayon sans avoir recours a une attache chimique. REVENDICATIONS 1- Rayon en acier inoxydable pour une roue a rayons comprenant un corps effile (2) et deux extremites (3, 5), caracterise par le fait qu'il presente une couche superficielle (10) d'oxyde metallique colore. 2- Rayon selon la revendication l, caracterise par le fait que l'epaisseur de la couche (10) d'oxyde est de l'ordre de 1 nanometre. 3- Rayon selon la revendication 1, caracterise par le fait qu'il presente une couche superficielle (10) d'oxyde metallique colore avec une teinte du groupe suivant bronze, violet, bleu, gris, gris fonce et distincte du noir. 4- Rayon selon la revendication 3, caracterise par le fait qu'il presente sur sa longueur une couche superficielle (10) d'oxyde metallique colore selon un degrade de teinte. - Rayon selon la revendication 1 comprenant une extremite filetee, caracterise par le fait qu'il est associe a un ecrou de rayon (9) colore. 6- Roue a rayons caracterisee par le fait qu'elle presente au moins un rayon (1) selon l'une quelconque des revendications precedentes. 7- Procede de traitement d'un rayon en acier inoxydable pour une roue a rayons, caracterise par le fait qu'il consiste en un traitement thermique de revenu realise au cours du cycle de mise en forme du rayon ou en fin de ce cycle. 8- Procede selon la revendication 7, caracterise par le fait que le traitement thermique de revenu est realise sous atmosphere oxydante. 9- Procede selon la revendication 8, caracterise par le fait que le traitement thermique est realise sous atmosphere ambiante. - Procede selon la revendication 7, caracterise par le fait que le traitement thermique est realise dans une plage de temperature comprise entre 1 80 C et 560 C. 1 1- Procede selon la revendication 10, caracterise par le fait que le traitement thermique est realise avec un gradient de temperature sur la longueur du rayon. 12- Procede selon la revendication 1, caracterise par le fait que le traitement thermique de revenu est realise durant un temps variant entre 0,5 a 3 heures.