Bielle origine ou bielle forgée ? Avantages ? Comment les choisir ? Bielle sur mesure ?

La question se pose souvent lors d’une réfection ou d’une préparation moteur ? Bielle origine, bielle forgée, bielle sur mesure  ?

Quels sont les avantages d’une bielle forgée ? Comment savoir ce qu’on achète ? Quels sont les points à valider ?

Le prix est il la base du choix d’une bielle ? Bielle forgée sur mesure c’est possible ?

Bielle d’origine : Sa conception, son contrôle, ses limites 

La conception d’une bielle qu’elle soit d’origine ou forgée est toujours la même. Le corps de bielle, le chapeau et la visserie.
Voici un petit schéma afin d’être bien sûr des termes que nous allons utiliser car il arrive fréquemment de voir une inversion entre le terme de tête de bielle et pied de bielle. La tête est bien située en bas, on pourrait dire que le moteur marche sur la tête 🙂

Son rôle c’est de transmettre les efforts reçus par le piston au vilebrequin. De série les bielles sont généralement réalisées dans un acier de type XC32 ou XC38. Il existe 2 grandes familles de montage d’axe de piston, les axes dit serrés dans la bielle, souvent monté par dilatation thermique et les axes libres ( full floating), celui ci étant retenu par 2 circlips. On verra au cours de cet article l’importance de l’axe libre  surtout dans le cadre de la préparation moteur.

Lors de sa conception la bielle doit pouvoir résister majoritairement à deux déformations, la compression et le flambage. Les côtes de tête sont calculées pour les vitesses minimum et maximum du coussinet sur le maneton, son entraxe lui répond à un cahier des charges précis ( hauteur du bloc, masse, effort du piston sur la chemise etc…).

Il faut avant tout que la bielle garde sa rigidité c’est ce qui garantit le bon fonctionnement du moteur sur plusieurs point cruciaux :

1 – La rigidité de la tête de bielle permet de tenir le coussinet en place. Contrairement à la légende urbaine les ergots n’ont pas de pouvoir de retenu
du coussinet c’est le diamètre de tête légèrement plus petit que celui des coussinets qui fait que quand le chapeau est serré sur la bielle le coussinet du chapeau vient exercer une pression sur le coussinet monté dans la bielle et inversement. La contrainte de compression exercée par le serrage est
d’environ 100 à 150 Newton/mm² ( source technique de l’ingénieur ). En gardant sa géométrie le dos du coussinet est toujours en contact avec la bielle à qui il transmet la chaleur reçue pour la dissiper.

Un défaut de géométrie peut donc conduire à la création d’un point chaud et une destruction du coussinet

2- La rigidité permet de garder le jeu de fonctionnement coussinet ==> maneton sans quoi le coussinet touche le vilebrequin est vous connaissez la suite…arrachement de matière ou échauffement du coussinet, grippage…etc. N’oubliez pas que le jeu coussinet/maneton est d’environ 5-6/100

3- Dans les cas extrême quand la bielle ne supporte plus l’effort elle casse et fait en général une belle fenêtre dans le bloc moteur

La visserie a son rôle à jouer, notamment quand le piston arrive au PMH compte tenu de la vitesse et de l’accélération du piston, l’inertie tend à séparer la bielle de son chapeau. Dans ce cas la visserie va travailler en extension. Les boulons d’origine sont usinés, polis et sans trait d’outil, la tête est obtenue par electroforgeage. Ils sont réalisés en général dans un acier fin Ni-Cr. ( Source Technique de l’ingénieur)

Tous les 2 tours de vilebrequin la bielle subit une contrainte de compression entraînée par la pression de  combustion, à chaque tour de vilebrequin la visserie encaisse une contrainte de traction. A 4000 tours minute le vilebrequin fait 67 tours/ seconde… d’où l’importance d’une bielle de qualité

 

Contrôler une bielle d’origine ?

Savoir si les bielles sont a changer est souvent une question que l’on se pose dans le cas d’une réfection/préparation voici quelques infos pour se positionner :

Comme nous l’avons évoqué plus haut la premier point à vérifier est la géométrie, et ses dimensions.

  1. Contrôler l’alésage de tête, l’ovalisation, la tolérance est de l’ordre de 1/100. Ce contrôle se fait bien entendu visserie serrée au couple
    N’oubliez pas que c’est cette dimension qui tient votre coussinet en place.
  2. Contrôler l’alésage du pied, la tolérance sur les dessins de fabrication est de l’ordre de 0.5/100
  3. Contrôler l’entraxe, la tolérance est de 5/100
  4. Vérifier l’équerrage et contrôler que le chapeau se centre bien avec la bielle ( bague de centrage)
  5. Remplacer la visserie d’origine est impératif. Compte tenu des contraintes subies il est impossible d’être sûr de leur état ( allongement, crique etc..)
  6. Vérifier l’état visuel du logement de tête, on peut ainsi parfois retrouver des micro-soudures, c’est en fait un transfert de matière du dos de l’ancien coussinet sur la bielle créé par le déplacement léger mais répétitif du coussinet dans la bielle. Dans ce cas la, la bielle est à remplacer.
    En effet le moindre corps étranger qui ne permettrait pas au dos du coussinet de s’appuyer correctement sur la bielle peut induire des points chauds ( cf plus haut)
    Photo d’une bielle avec micro-soudure ( Source : avarie en lubrification – Edition Technip)Bielle forgée ou bielle origine choisir
  7. Un contrôle du poids de l’ensemble est nécessaire et le comparer avec les autres ensembles, la tolérance d’origine est d’environ 3 grammes

bielle forgée tolerance qualite

L’ensemble de ces contrôles prend un certain temps pour ne pas dire un temps certain, de plus il faut ajouter à cela l’achat des vis de bielle quand elles sont encore disponibles, celles ci ont un coût parfois non négligeable. La question de passer en bielle forgée se pose mais avant voyons les limites des bielles d’origine

 

Les limites des bielles d’origine

Dans ce paragraphe nous n’allons pas faire un exposé technique complet ce n’est pas le but mais simplement rappeler quelques données. Comme nous l’avons évoqué au début de ce paragraphe les bielles d’origine sont en général fabriquées en XC32 ou XC38. ( Source Technologie des moteurs à combustion Etai ).

Parmi les caractéristiques des matériaux deux d’entre elles sont intéressantes :

La limite d’élasticité notée Re et la contrainte maximale avant rupture notée Rm. L’élasticité est tout simplement le fait d’appliquer une force qui va allonger la pièce et diminuant cette force celle ci va reprendre ses dimensions originales,  au delà la déformation est dite plastique, la pièce reprend une longueur qui ne correspond pas à celle du départ, c’est une déformation définitive. On peut donc à partir de ces 2 critères comparer 2 matériaux sur ce point précis

XC32 : limite d’élasticité 430 Newton/mm² – limite avant rupture 570 Newton/mm²

Comparons avec l’acier 4340 ( Norme AISI) généralement utilisé dans les bielles forgées

4340 : limite d’élasticité 950 Newton/mm² – limite avant rupture 1100 Newton/mm²

Sans parler de géométrie, ni de profil on voit déjà clairement un écart sur la résistance du matériau pur. Si nous prenons en considération le travail à fournir pour contrôler ses bielles sérieusement, plus le fait que celle ci sont plus sensibles qu’un jeu de bielle forgée on commence souvent à douter de l’intérêt de remonter ses anciennes pièces et ça c’est dans la cadre d’une réfection moteur d’origine.

Dans le cadre d’une préparation légère, la question ne se pose plus vraiment voila pourquoi. Préparer un moteur revient de manière physique à exercer une pression plus forte sur le piston ( augmentation du rapport volumétrique, augmentation de la cylindrée, meilleur remplissage, apport d’essence plus important ).

Force = Pression x Surface

Tout les modifications citées au dessus participent à cela et donc augmentent les contraintes sur la bielle, on ajoute à ça l’augmentation des régimes surtout en moteur atmosphérique. La vitesse du piston augmente et fait donc travailler encore plus la bielle et sa visserie en traction et en compression.
On note que l’augmentation des contraintes avec la vitesse se fait au carré. ( Energie cinétique : 1/2 M x V²       M la masse en Kg et V la vitesse en m/s)

Pour les moteurs turbocompressés préparés, l’apport d’air sera considérablement augmenté, comme l’apport d’essence pour maintenir un rapport stochiométrique convenable. La combustion engendrera donc un contrainte beaucoup plus forte.

Le shot peening kesako ? On a tous entendu ce terme sans forcément savoir à quoi cela correspondait. Le shot peening ou grenaillage de
précontrainte est en fait une projection de grenaille calibrée qui change les propriétés mécaniques de la bielle, en “martelant” finement la bielle,
transformant certaines contraintes de l’usinage et de la fabrication. Le résultat est un allongement de la durée de vie face à la fatigue et une meilleure
résistance générale

Les avantages de la bielle forgée :

  1. Une bielle neuve, pas de risque de microsoudure, ou autre dépôt antérieur
  2. Une métrologie “neuve” pas de déformation à cause de l’utilisation
  3. Des bielles équilibrées au gramme près
  4. Un acier forgé ayant des caractéristiques mécaniques largement supérieures
  5. Un traitement shot peening

Maintenant que vous connaissez une partie des points de décision vous vous lancer, mais comment faire la différence entre toutes les bielles forgées ?

 

Bielles forgées comment les choisir ?

Pas toujours évident de faire la différence sur un site internet entre la bielle forgée A ou la bielle forgée B chez un confrère…
Le maître mot est toujours de se rapprocher de la technique et d’être attentif.

La crainte numéro une des clients qui achètent des bielles forgées est la peur de la casse… Mais le risque ne se cache pas là…

On reçoit souvent des questions du type : Combien de chevaux supportent elles ? .

La réalité c’est qu’il est très rare de voir une bielle forgée cassée, les 2 fois où ce cas s’est présenté, c’était lié à l’arrivée d’une grande quantité le liquide dans la chambre, en l’occurrence 2 fois un injecteur gros débit grippé. Le liquide étant incompressible, les soupapes se ferment au PMH, le liquide épouse la forme du piston et des segments…n’ayant plus assez de place la bielle commence par plier puis casse. On retrouve dans ce cas un trou dans le bloc, dans le sens de la montée de la bielle. Sur les photos ci dessous il ne s’agit pas d’une bielle Mespiecesauto mais quoiqu’il en soit face à une chambre remplit de liquide le résultat aurait été le même

bielle forgée resistance préparationmauvais bielle forgée resistancebielle forgée H choisir qualité

 

 

 

 

 

 

  • Les bons réflexes à avoir sont Appeler la personne qui propose ces bielles et vérifier plusieurs paramètres:

 

  • Est-ce lui qui mets en fabrication ces bielles ? Quelles sont les tolérances métrologiques appliquées ?
    Malheureusement un simple revendeur ne sera pas à même de contrôler la production, il vend ce qu’il achète.
    C’est ainsi qu’on se retrouve parfois avec des soucis de métrologie ( cf point 3 )
    Ne faites pas confiance à une marque “racing” ou un beau logo…ça ne change en rien la qualité intrinsèque de la bielle

 

  • Si vous trouvez des bielles vendues avec des vis SOYEZ TRES VIGILANT !
    C’est certainement le point crucial, aujourd’hui on trouve beaucoup de bielle avec des vis soi disant de marque ARP.
    La plupart de ces vis sont des vis de contrefaçons
    , elles ont pourtant bien les têtes frappées ARP, ont le même look, l’illusion est parfaite.
    Un jeu de vis ARP doit être livré scellé dans son emballage d’origine.
    La résistance de ces vis de contrefaçon est mauvaise, nous avons pu constater en comparant une vraie et une fausse qu’au serrage la fausse s’allonge de parfois plusieurs dizièmes…et ça c’est de manière statique, la bielle n’étant pas encore soumise à toutes les forces citées plus haut…
    Mespiecesauto a décidé de vendre ses bielles sans vis, et communique la référence ARP au client et l’adresse de l’importateur officiel. Ainsi le client peut avoir la visserie au meilleur prix sans avoir le moindre doute sur la provenance
    ( Nous vous préparons une vidéo complète là dessus)

 

  • La métrologie le second risque le plus important :
    C’est le point délicat, lors de votre appel téléphonique au vendeur, tâchez de savoir quelles sont les tolérances appliquées.
    Vérifiez que les dimensions correspondent à l’origine en tout point.

    ATTENTION
    : si votre tête de bielle est désaxée d’origine, confirmez que c’est le cas sur la bielle forgée. Nous avons refabriquées plusieurs bielles forgées suite à des clients qui avaient trouvés ailleurs des bielles, pas moins cher, mais surtout non conforme car réalisées de manière symétrique, résultat mauvais guidage de la bielle. Exemple : Bielle de R8 Gordini, Bielle d’Alfa Roméo V6 etc..
    Nous sommes intervenus également pour certains de nos clients qui avaient des soucis de pression d’huile dû à de logement de tête non conforme.

 

  • Lors de l’achat de votre jeu de bielle, évitez l’achat rapide sans réel connaissance du vendeur.
    Prenez quelques minutes pour rentrer en contact avec lui, et poser les bonnes questions ( cf point 1 )
    Faites attention à la provenance des vis et au tolérance métrologique
    Le prix ne détermine pas la qualité d’une bielle, un beau logo ou une pseudo marque “racing” non plus

 

Faire fabriquer des bielles forgées sur mesure possible ?

Mespiecesauto fabrique des bielles sur mesure depuis près de 10 ans, nous sommes donc intervenus sur des moteurs divers et variés. La réalisation d’une bielle
forgée sur mesure ne pose pas de souci en soi cependant il y a quand même quelques points à connaître :

  • Une bielle forgée ne se fabrique pas en 10 jours, il faut créer le dessin, le valider. Puis il faut créer les outils, la matrice, s’en suit les usinages, contrôle etc..
    c’est un processus qui prend environ 1 mois à 1 mois et demi.
  • Dans le cadre d’une fabrication de bielle sur le mesure, nous préférons essayer de grouper plusieurs propriétaires qui souhaitent la même chose.
    En effet sur votre moteur il serait étonnant que vous soyez le seul avoir besoin de ce modèle.
    A partir de 5-6 jeux le prix d’un jeu unitaire peut descendre à 400 euros TTC ce qui est extrêmement intéressant.

 

 

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