I bulloni del rotore sono progettati per il taglio?

Stavo giocando con un freno a disco per la prima volta e sono riuscito a tagliare due bulloni durante il rimontaggio.

Curiosamente, entrambi strapparono la testa, lasciando l'albero filettato nel foro filettato del mozzo. Sono stato in grado di rimuovere l'albero usando entrambe le pinze.

Osservando da vicino i resti, la testa si è staccata dove si fissa all'albero. È questo un punto debole di progettazione?

No, non stavo usando una chiave dinamometrica, perché non ne possiedo una. Questo è in cima alla mia lista di desideri però.

Per rispondere direttamente alla domanda nel titolo:

Non vi è alcun motivo per cui un rotore deve essere progettato in modo da potersi tranciare, e non ha senso che i singoli bulloni siano in grado di tranciare più facilmente di quanto i materiali utilizzati normalmente consentirebbero. Si potrebbe obiettare che qualcosa potrebbe rimanere intrappolato nei fori del disco, causando il bloccaggio della ruota, ma c'è sempre il pericolo che qualcosa rimanga intrappolato nei raggi o un bloccaggio dei cuscinetti, o qualcosa del genere, e non è previsto che " proteggere "da queste situazioni.

E va notato che la modalità di guasto dei bulloni non consentirebbe al disco di ruotare liberamente, poiché anche con le teste spezzate i corpi dei bulloni impedirebbero comunque al disco di ruotare liberamente. Semmai, il disco si aprirà verso l'esterno su un bordo e aumenterebbe la probabilità che i freni si blocchino.

Il guasto del bullone qui non è "in base alla progettazione" (a meno che qualcuno non stia sabotando intenzionalmente le proprie parti per aumentare le vendite di parti di ricambio).

Le viti a testa cilindrica con esagono incassato presentano un debole design. Il pulsante riduce la quantità di materiale attorno alla testa e anche l'incavo esagonale o la presa Torx fanno lo stesso, esattamente all'interfaccia del corpo della vite e della testa. In questa porzione ingrandita della tua foto più grande, puoi vedere quanto poco materiale collega la testa al resto della vite:

Devi stare attento a seguire le raccomandazioni di coppia con teste a basso profilo, specialmente se stai usando una punta torx in una normale chiave a tubo. Come nota a margine, questa è un'ottima guida per le specifiche di coppia dei componenti della bici . I bulloni del rotore non devono essere sovradimensionati - e devono essere serrati alla stessa quantità - per evitare che il rotore si deformi.

Due cose che puoi fare:

• Le chiavi dinamometriche sono economiche e dovresti averne due: una bassa (<11 Nm) e una alta (20-6 0Nm). Le chiavi dinamometriche a raggio sono più precise delle chiavi dinamometriche a clic non calibrate ed economiche. In termini di gamma bassa, molte chiavi dinamometriche automobilistiche non leggono abbastanza in basso per i componenti delle biciclette, in particolare i telai in carbonio. I rotori dei freni dovrebbero essere serrati solo a 6,2 Nm per Avid, 2-4 Nm per Shimano. Questa è una chiave inglese economica da $ 25 che va da 2 a 10 Nm (88 pollici / lb, devi eseguire manualmente la correzione imperiale). È ottimo per i componenti più piccoli sulle biciclette o per i telai in carbonio. L'ho usato per il mio recente aggiornamento del freno a disco.

  

• Se riesci a trovare una vite Torx o esagonale in cui i fili non salgono fino alla testa, è un po 'più forte. Ma devi stare attento che questo non limiti la profondità del materiale che viene trattenuto. Credo che i rotori dei freni a disco abbiano uno spessore di 1,6 ~ 1,8 mm quando sono nuovi, quindi si dovrebbe avere solo circa 1,25 ~ 1,5 mm di gambo non filettato. Questo è troppo lungo:

  

Nota che potresti non essere in colpa. Il lemure ubriaco che inizialmente ha assemblato il mozzo e il rotore potrebbe aver applicato una coppia eccessiva in fabbrica, indebolendo fatalmente la vite. Quindi, quando hai rifatto i freni, stavi lavorando con un componente indebolito.

Come aggiunta, anche se le teste delle viti a bottone sono intrinsecamente deboli, la foto ingrandita nella parte superiore e qui sembra un po 'estrema in quanto poco materiale c'è - la presa torx sembra incassata anche più del normale. Quindi non escludere un difetto di fabbricazione nelle viti stesse ... anche se non si dovrebbe escludere che potrebbe essere una caratteristica di progettazione e non un bug - progettato per impedire di sovradimensionare i bulloni del rotore e deformarlo .

I rotori dei freni a disco con il design a sei bulloni sono fissati con elementi di fissaggio M5. Per tagliare la testa di un nuovo bullone M5 è necessaria una coppia considerevole. La coppia di progetto per il bullone di media resistenza è generalmente di 5 Nm. Dovrebbe richiedere almeno il doppio di quella coppia prima di fallire così bruscamente. Una coppia di 10 Nm equivale all'incirca alla forza di peso di 10 kg applicata a una leva da 10 cm. Ciò richiederebbe uno sforzo considerevole quando si utilizza uno strumento manuale comune (ad es. Una chiave esagonale X25 a forma di L).

Dato che ciò è accaduto con bulloni usati, dovrei piuttosto sospettare una diversa ragione di fallimento. Ad esempio, Stress cracking corrosione (SCC) o fatica da corrosione (CF).

"[SCC] è la crescita della formazione di crepe in un ambiente corrosivo. Può portare a improvvisi guasti improvvisi di metalli normalmente duttili sottoposti a uno sforzo di trazione, specialmente a temperature elevate." [ 1 ]

"[CF] è fatica in un ambiente corrosivo. È la degradazione meccanica di un materiale sotto l'azione congiunta di corrosione e carico ciclico." [ 2 ]

Gli acciai dolci (ad es. Acciaio duttile, austenitico) sono spesso a rischio di SCC se soggetti a cloro. (I tetti a capriate in legno sopra le piscine sono noti per il collasso a causa del fallimento dei bulloni a causa di SCC.)

Sebbene l'ambiente in questo caso non sia particolarmente corrosivo, un precedente serraggio eccessivo dei bulloni potrebbe aumentare considerevolmente la suscettibilità del materiale a SCC. Una fonte corrosiva può essere il sale, che è molto comune sulle strade ad alte concentrazioni in climi freddi.

Diverse altre cause di fallimento del dispositivo di fissaggio sono discusse in un articolo di Hudgins et al [[3]]. Mostra inoltre e spiega la superficie in cui si è staccata la chiusura. È possibile confrontare i dispositivi di fissaggio con le immagini per identificare strutture tipiche associate a diverse modalità di guasto. In tutti i casi dovresti essere in grado di vedere accaduto il sovraccarico duttile, ovvero l'ultimo pezzo che tiene alla testa.

tl; dr Una forma di corrosione potrebbe aver danneggiato i bulloni in modo da rompersi facilmente. Ciò è più probabile che accada quando si serrano elementi di fissaggio con una coppia eccessiva .

curiosità C'è un vecchio proverbio tedesco che si adatta qui: "Erst fest dann ab!". Una traduzione approssimativa è "Prima è stretta, poi rotta".

[3]: A Hudgins, B James, FASM, Materiali e processi avanzati , agosto 2014, 18-22 http://www.asminternational.org/documents/10192/20564188/amp17208p18.pdf/5cddb014-2b4a-40a1-b0f6 -07b58906754d

Possiedo una bici da strada con freni a disco, le ho accese e spente innumerevoli volte negli ultimi anni e non ho mai avuto alcun tipo di problema con le cesoie.

Le teste dei bulloni non devono staccarsi facilmente, a meno che non si stia applicando una quantità eccessiva di coppia. Per i bulloni del rotore M5, Park consiglia:

Shimano - 18-35 in-lb, 2,0-4,0 Nm

Avido - 55 pollici-libbre, 6,2 Nm

Magura - 35 in-lb, 4.0 Nm

Hayes - 50 pollici-libbre, 5,6 Nm

Nemmeno io possiedo una chiave dinamometrica. Penso di avere una buona sensazione della quantità di coppia che sto mettendo su piccoli bulloni, come bulloni del rotore, manubrio, reggisella, ecc. Torco il diavolo fuori dai bulloni del rotore e non mi sono mai avvicinato a danneggiarne uno . Penso che potresti avere alcuni bulloni usurati / affaticati / difettosi e ti consiglio di prenderne di nuovi. Spesso puoi ottenerli gratuitamente dalla tua LBS se lo chiedi bene.