Rectification pied de bielle

Bonjour à tous,
Dans le cadre de la préparation d’un moteur 2.4l Opel CIH, j’aurais besoin de réaléser des pied de bielle en augmentant le diamètre de 1,5mm pour adapter des axes de piston de 23,5mm. Les axes actuels font 22mm. Ses bielles sont d’origine sur ce moteur mais elles ont la réputation d’être très résistante et apparemment « forgé » d’origine..
il n’y a pas de problème pour la réalisation de cette rectification mais je me pose la question de savoir à quel point cela va fragiliser le pied de bielle ?
Merci pour vos réponses.

Toutes les bielles de moteurs automobiles de serie sont forgées

Avec une question aussi imprecise, il n'y aura que des reponses sans intérêt.

Autrefois on baguait les bielles de serie pour monter des axes plus petits sur les moteurs de course car plus legers et en consequence permettant d'augmenter les frequences de rotation.

La preparation d'une bielle doit dependre des efforts qu'elle doit subir. Il faut calculer les polaires d'effort avant de faire quoi que ce soit. Ça va permettre de calculer les contraintes maximales et les contraintes alternées. Ensuite, il faut connaitre le materiau de la bielle et sa gamme de traitement thermique pour savoir si elle resistera ou pas.

La majorité des bielles de moteurs de tourisme actuelles est en C70. Mais pas toutes.

La premiere etape consiste donc à definir les efforts d'inertie et les efforts de combustion de maniere precise pour voir si la bielle d'origine a une chance de tenir. Ensuite, on envisagera une tribofinition et un shot peening ou carrement un changement de materiau.

L'alourdissement de l'axe est normalement defavorable à la tenue d'un moteur de course atmospherique. Il peut être utile pour les moteurs suralimentés qui ne tournent pas vite. Chaque cas est different.

Enfin, pour une bielle de serie, le point faible est generalement les vis de chapeau de tête de bielle,

pour une bielle de série, le point faible est généralement les vis de chapeau de tête de bielle

Pour avoir vu ce genre de casse , je confirme !

Ce qu'il faut bien comprendre c'est qu'une bielle casse à haut regime à cause des efforts de traction. Le pied ne supporte que les efforts d'inertie de l'axe, du piston, des segments et de sa matiere propre.

Les vis doivent en plus suporter les efforts d'inertie du corps de bielle qui est nettement plus lourd que tout le reste.

La compression impacte la flexion de l'axe. Et a ce titre elle peut être à l'origine d'avaries dues à une mauvaise portée de la bague : grippage de l'articulation de pied de bielle.

Pour simplifier beaucoup , dans un cadre general, une bielle de course ou ses vis, cassent parce qu'un moteur trop lourd tourne trop vite. Une bielle de Diesel grippe parce qu'il y a trop de pression de combustion. Il n'est pas necessaire que le moteur tourne vite.

Merci pour tes réponses TRD,
En effet , voici quelques informations complémentaires
Il s’agit à l’origine d’un moteur 2.4l de 170ch environ. Je réfléchis actuellement aux préparations faisables en fonction des coûts et faisabilité. Je suis plutôt dans une logique économique sur ce projet, c’est pourquoi je souhaite conserver les bielles d’origine qui d’après les préparateurs spécialisés sur ce moteur peuvent supporter bien plus de 200cv. Je n’ai malheureusement pas pu trouver le matériau dans lequel elles sont fabriqués. Je suis à l’étude des RV, RG , alésage, diamètre de soupapes, etc. Qui pourrait me permettre d’atteindre les 250cv… soit en atmosphérique soit en suralimenté. Voulant conserver les bielles et augmenter le diamètre des pieds pour y adapter des pistons avec un diamètre d’axe plus grand. J’ai besoin de savoir si elles tiendront le choque au delà des ouï-dire.
Voici quelques informations concernant ce moteur:
Cylindres réalésage en  98mm.  course de pistons 85mm.

Poids des Pistons d’origine complet avec segment et axe. 588g. axe 22,00mm

Poids des Nouveaux pistons complet avecsegment et axe. 645g. axe 23,50mm

Bielle nue sans buselure, coussinets et vis. 574g.
Buselure  bronze 14,2g
Coussinets 39g
Vis 58,3g
Bielle complète 686,4g
Je vais avoir besoin d’augmenter les diamètre du pied de bielle de 1,25 ou 1,50mm.

Si je comprends bien, il vaudrait mieux se diriger vers un moteur qui ne prend pas trop de tours et possiblement suralimenter ?
Et passer quoiqu’il arrive sur des vis de chapeau de bielle renforcée type « ARP ».
Petite question au passage, de quel classe d’acier sont faites les vis de culasse, de palier De vilebrequin ou de chapeau de bielle dites « renforcée » type « ARP bolts »? N’y a-t-il pas une alternative moins coûteuse sans marque chez Les commerçant de boulonnerie ? J’imagine que ces vises renforcées sont au dessus d’une classe 12.9 en termes de résistance ?

D'abord, ceux qui disent qu'une bielle peut supporter une puissance sans  preciser si on l'obtient par augmentation de PMI ou de frequence de rotation sont manifestement des bricoleurs et pas des motoristes dignes de ce nom. Il y a helas beaucoup d'autodidactes chez les preparateurs qui ont appris leur metier sur le dos de leurs clients.

Un motoriste se doit d'avoir lu et compris le bouquin de Swoboda. Il a plus de 50 ans, mais il reste à la base de la majorité des travaux universitaires dans le domaine des bielles. C'est un incontournable au même titre que le principe fondamental de la dynamique de Newton. On l'avale, (c'est un gros morceau, je l'accorde) ou on bidouille...

Cela dit, obtenir un gain de puissance d'environ 15 % sur quelque moteur que ce soit par quelque methode que ce soit ne me semble pas non plus hyper ambitieux à condition que les bieilles et pieces antagonistes soient en parfait état. A mon avis, on peut se passer de calculs à condition de monter des pieces  en bon etat et de soigner certains details.

J'ai fait des dizaines de moteurs comme ça à mes débuts. Peu ont cassé.

Les bielles qui sont à la mode actuellement n'existaient simplement pas et même les moteurs d'usine de rallye etaient montés avec des pieces de serie au design et avec des finitions choisies. J'ai bien côtoyé Arthur Bozian qui me l'a confirmé et m'a même vendu a p'usieurs reprises des bielles d'usine. Sur certains moteurs particiliers, on choisissais le materiau en fonction de l'annee de production gravée dans la bielle. Par exemple chez Simca, on avait le choix entre un XC38 ou un 42CD4 trempé. La difference est sensible.

Par contre, le remplacement des fixations de chapeau est une pratique courante en preparation depuis au moins 50 ans.

La difference, c'est qu'à l'époque, on n'achetait pas une marque qui vend ce qu'elle veut comme elle veut. Parce que ces marques n'existaient pas. Ce n'etait guere mieux. On achetait une vis "Condriller, Ferry, Waldvogel ou Almeras", sans réellement savoir ce qu'on nous avait vendu...

La technique a fait beaucoup de progrès. Mais surtout la vulgarisation a beaucoup progressé. Maintenant, on dispose notamment d'ouvrages de reference, notamment du Cetim. Et surtout depuis environ 25 ans on a à notre disposition beaucoup de logiciels capables de pré-détetminer d'une part les tendances comportementalrs de pieces en cours d'etude  (Calculs par éléments finis informatisés) et d'autre part d'enregistrer les conditions de vie de la piece cassée : dataloggers.

On s'interesse aux criteres physiques du montage : diametres des filetages, du corps de vis, rayons de raccordement, materiau de la vis, traitements thermiques, etats de surface, traitements de finition. On soigne surtout tout ce qui conduit à une bonne tenue en fatigue.

Ce point est le plus important. La tenue en fatigue a fait et continue de faire couler beaucoup d'encre universitaire chez les metallurgistes, les mecaniciens. Chaque année apporte son lot de progrès.

Classes de qualité de visserie

Dans un cadre général, une classe de qualité de visserie n'apporte aucune garantie quant à la tenue en fatigue d'une vis. Ce que la norme garantit, c'est une valeur de Rp0, 2 et de Rm. Valeurs garanties en statique. Or, aucune vis de bielle ne travaille dans ces conditions. Donc il est totalement illusoire de se fier à ce genre de critere.

Attention à la fragilité à l'hydrogene des vis à haute limite élastique zinguées : c'est un super piege à cons.

D'abord, aucune vis n'est conçue pour travailler en flexion. Il faut deja assurer la localisation du chapeau par un autre moyen : goupillage, bielle brisée, etc. Les portérs doivent être soignées. Tout ce qui contribue à des concentrations de contrainte doit être eliminé : congés de raccordement partout et surtout sous la tête. Evidemment, prevoir les chanfreins sur les pieces devant accueillir ces vis. Ensuite, tout ce qui augmente la tenue en fatigue par precontrainte doit être fait : galetage, shot-peening. La microgeometrie doit être soignée : tribofinition.

Santé matiere

En tenue en fatigue, la propreté inclusionnaire est un critere impactant au premier ordre.
Au minimum pour une grosse preparation on choisira des aciers refondus sous vide.
Dans les cas extrêmes, on choisira de fabriquer des vis en superalliages (endurance, Formule un, etc.)

Evidemment tout n'est pas toujours necessaire. Le choix se fait en fonction de deux criteres principaux : les contraintes de service et l'esperance de vie attendue.

Là-dessus sont venus se greffer depuis un quart de siecle d'autres criteres qui n'ont  qu'un rapport assez éloigné avec la physique. Il s'agit maintenant de flatter l'ego du client. Sauf cas tres particuliers, on a vu debarquer des pieces en titane dont l'interêt ne se justifie souvent que par des marges confortables. Je sais que ça va faire des vagues. Moi, j'ai passé des journées, des semaines dans mon bureau a essayer de trouver un intérêt réel à ces materiaix. J'etais payé pour ça. Je dois être mauvais, je ne suis pas arrivé à démontrer ce qu'on m'avait demandé. Qu'on m'apporte des chiffres démontrant le contraire et je changerai d'avis.

J’ai manqué de précision concernant la puissance de ce moteur. Les bielles et le bloc 2.4l proviennent d’un moteur développent à la base 127cv. Suite à un remplacement de culasse augmentant le RV et un arbre à cames type « circuit » la puissance a été amené à 170cv. Mon but est à présent d’atteindre les 230-250cv soit une augmentation de puissance de quasiment 100% pour les bielles

La puissance n'est pas un critere dimensionnnant.

Il n'y a que deux choses qui comptent : les contraintes, principalement liees au carré de la frequence de rotation et le produit PV moyen sur les bague et coussinet qui à la fois lié au carré de la frequence et à la PMI.

Paradoxalement ces deux criterrs ne se cumulent pas forcément. Dans certaines configuration s, au contraire La PMI peut minimiser les effets inertiels. C'est pour ça que les polaires d'efforts sont à la base de tout calcul serieux

Sans les polaires d'effort on ne peut rien dimensionner.

Autant demander quelle taille de vis il faut pour un crochet de grue si on ne connait pas la charge utile de la grue.

Il existe des methodes approximatives en considerant 1/3 de masse alternative et 2/3 de masse rotative (voir le Swoboda) Bien qu'approximatives elles n'en sont pas moins employées pour dégrossir.

Mais il faut connaitre les frequences de rotation, toutes les cotes du moteur, les coefficients de concentration de contraintes dus aux formes des piece (ou avoir un logiciel de calcul- Catia V5 est franchement passable à ce niveau, mais ce serait mieux que rien) , le materiau, son etat metallurgique, sa propreté inclusionnaire ou avoir des donnees precises sur sa tenue en fatigue. Et evidemment l'historique de la bielle. Entre une bielle neuve et une bielle qui a déjà 400 000 km, l'esperance de vie n'est pas la même. Surtout si la bielle d'occasion a déjà subi une casse de moteur.

Bref, on n'y est pas.

Aucun scientifique digne de ce nom ne se risquera a donner un avis. Sauf peut être un guignol du conseil scientifique de Micron. Mais ceux-ci, on sait bien que ce n'est jamais eux qui payent leurs conneries.

D’accord, il va donc être extrêmement compliqué de réunir toutes ses informations. Tout ce que je puisse faire c’est tenter le coup, et attendre la casse moteur en espérant qu’elle n’arrive jamais…