Le piston le plus résistant au monde est inutile si l’axe du poignet rend l’âme. Voici un aperçu de ce que font les goupilles de poignet, pourquoi elles échouent et quand les mettre à niveau pour améliorer la résistance de votre combinaison moteur. On dit que le piston et la bielle sont les pièces les plus torturées d’un moteur performant. Peu de constructeurs de moteurs contestent cette notion, mais qu’en est-il de la pièce d’acier la moins glamour qui les relie contre vents et marées ? Dans un sens, l’épingle au poignet est comme le soldat méconnu qui se jette par-dessus la barrière de barbelés pendant que le reste des troupes lui court sur le dos. Coup pour coup, l’axe du poignet en prend un pour l’équipe tout autant que la tige ou le piston. Si vous utilisez une induction forcée de haut niveau, une injection d'oxyde d'azote, un régime élevé ou une charge soutenue et importante sur votre moteur performant, les goupilles de poignet améliorées représentent l'offre d'assurance du siècle.
L'épaisseur de la paroi est un facteur critique en fonction de l'application. La mise à niveau vers une goupille de paroi plus épaisse avec un meilleur matériau est toujours une étape positive dans toute construction de moteur de course ou de performance.
La goupille de poignet est chargée de la tâche ardue consistant à arracher le piston du bord du désastre des centaines de fois par seconde face à une pression massive du cylindre et à une charge alternée pouvant approcher 400 g. Dans ces conditions, la tige peut se plier et se déformer en forme d’œuf même si elle est bien lubrifiée. Le pire des cas se produit lorsque le piston inverse sa direction en haut de la course d'échappement. Il y a peu ou pas de pression dans le cylindre pour amortir l'inversion, de sorte que la goupille supporte tout le poids du piston à grande vitesse lorsqu'elle est tirée vers le bas du cylindre. Lors de la course d'admission, le piston s'inverse face à la pression croissante du cylindre qui culmine généralement à environ douze degrés après le point mort haut (PMH). Ici, la charge d'inertie est également importante, mais elle est amortie par la force de l'événement de combustion.
Souvent, un piston de course intègre une conception en relief latéral forgé. Cela déplace les bossages de l'axe de l'extérieur du piston vers l'intérieur, raccourcissant l'axe du poignet pour réduire la masse. Cependant, cela peut exercer une charge supplémentaire sur la goupille de poignet, nécessitant un matériau de base plus solide ou une goupille à paroi plus épaisse.
Il serait difficile d’exagérer l’importance de la goupille de poignet dans un environnement à régime élevé ou à puissance élevée. Dans certaines applications à aspiration normale recherchant un taux de compression maximal, de nombreux constructeurs poussent le piston jusqu'au jeu de la tête jusqu'au point de laisser de très légères marques sur les couronnes du piston. S'accrocher au piston à des vitesses de piston très élevées et avec des jeux serrés devient crucial pour la survie du moteur. Dans d’autres cas, des pressions élevées dans les cylindres via une induction nitreuse ou forcée tentent de plier et de déformer la broche du poignet. Lorsque la goupille se plie, elle essaie de chasser le lubrifiant et la friction augmente. Plus d'énergie est consommée et la chaleur associée tente de détruire les axes, les pistons et les bielles.
Quelle est la meilleure épaisseur de paroi ?
Les axes de poignet de haute technologie Trend Performance sont proposés dans tous les pistons diamantés en fonction de la longueur, de l'épaisseur de la paroi, du matériau et des revêtements DLC (Diamond Like Carbon) disponibles pour des performances supérieures.
Forts de ces connaissances, nous devons nous demander quels facteurs influencent le choix des broches et quels niveaux de puissance ou applications nécessitent une épaisseur de paroi accrue, de meilleurs matériaux et/ou des revêtements spéciaux ? Plus de puissance équivaut toujours à plus de pression dans les cylindres, nous sommes donc obligés de considérer des pièces qui complètent le niveau de puissance du moteur. En règle générale, la plupart des pistons performants disponibles dans le commerce sont fournis avec des axes de taille appropriée pour l'application prévue. Bien sûr, les coureurs en abusent souvent en ajoutant des additionneurs de puissance qui peuvent facilement augmenter la charge des broches au-delà de ce que les broches standard peuvent tolérer.
Comme pour tout ce qui concerne la course et de nombreux moteurs routiers hautes performances, le choix des broches est spécifique à l'application. Votre fournisseur de pistons ne fournira pas quelque chose qui ne soit pas à la hauteur, mais vous devez être honnête avec vous-même quant à vos intentions. Dans un environnement de course, les goupilles de poignet en acier à outils avec une épaisseur de paroi de .090-.125- pouce sont souvent adéquates pour la plupart des applications à aspiration normale, mais les gros moteurs à bloc dépassant 800-1000 chevaux nécessitent des goupilles avec une épaisseur de paroi minimale de 0,150- pouce, car ils s'enroulent autour de pistons plus lourds. Et si vous utilisez un boost élevé ou du protoxyde d'azote, les broches doivent être plus épaisses et faites d'un matériau de qualité supérieure. Une déviation des broches du poignet, un jeu insuffisant des broches ou une mauvaise lubrification se combinent pour amplifier les effets néfastes d'une sélection inadéquate des broches.
Voici un tableau approximatif pratique que vous pouvez utiliser pour la sélection préliminaire des broches de poignet avant de parler aux techniciens de vos besoins exacts.
Normalement aspiré
Broches d'origine 450-500HP
.090-.125 500-700HP
* Si vous surchargez dans la rue ou utilisez un tir NOS doux, il est recommandé d'augmenter un peu plus les tailles de broches recommandées à aspiration normale.
Suralimenté ou NOS
.130-.150 700-1000HP (H13 et DLC recommandés)
.160-.250 1000-1500HP (H13 et DLC recommandés)
.260-.330 1500HP-plus (M2 ou TP1 et DLC recommandés)
Selon Steve Rhodey de Trend Performance, « L'épaisseur de la paroi est susceptible de changer en fonction des informations obtenues au moment de la technologie. De nombreuses épaisseurs de paroi se chevauchent et ce n'est pas grave. Il s'agit d'obtenir la bonne pièce. Beaucoup de gens ont dans leur tête, les épingles dictent uniquement la masse de rotation, mais ce n'est pas toujours le cas compte tenu de la charge qu'une épingle de poignet peut voir. Il n'y aura AUCUNE masse à craindre si l'épingle est trop légère.
Entre autres choses à discuter avec votre représentant technique, le jeu des broches et la qualité de la lubrification sont élevés. Toute application suffisamment puissante pour fléchir la goupille bénéficiera d’un relâchement des jeux des goupilles. La plupart des broches fonctionnent avec un jeu de {{0}}.0008-0.0010- pouces. En cas d'utilisation intensive et de pression de cylindre élevée, vous pouvez éviter les problèmes en ouvrant le jeu des broches à 0,0020-0,0022-pouce. Les dégagements serrés sont souvent un désastre imminent. Plus lâche est presque toujours plus sûr, surtout s’il y a également des problèmes de lubrification.
Les pistons diesel (illustrés) et d'autres environnements à haute pression de cylindre tels que le moteur Top Fuel et Funny Car nécessitent des broches en acier à outils à paroi épaisse pour résister aux coups sévères causés par les niveaux de suralimentation élevés et les carburants nitrométhane.
Les systèmes à carter humide typiques offrent de nombreuses éclaboussures d'huile pour aider à lubrifier les broches. Dans une application de course, vous disposez souvent d'une lubrification par carter sec, d'un grattoir de manivelle, d'un dispositif d'évacuation du carter et d'une pompe à vide pour réduire considérablement l'huile dans le carter et la lubrification par éclaboussure disponible. La dérive et le brouillard d'huile peuvent être trop contrôlés dans certains cas. Certains constructeurs signalent même de plus grands signes de détresse des broches sur le côté du moteur avec le grattoir de manivelle et le retrait du carter, car ils sont si efficaces pour éliminer l'huile de ce côté du moteur. Un dégagement supplémentaire est toujours utile dans cet environnement.
Dans presque tous les environnements à haute pression, les broches en acier à outils, les revêtements DLC, les jeux plus lâches et une lubrification suffisante sont l'assurance dont vous avez besoin. Trend Performance répond à ces besoins avec une gamme complète de sélections de broches pour couvrir tous les environnements possibles.
À partir de la série G de Trend, les broches sont produites à partir de chrome-molybdène 4130 à paroi épaisse, un choix populaire auprès des fabricants de pistons et des vendeurs de pistons en stock en raison de l'amélioration des matériaux et de l'usinage de précision. Les alliages 4130 sont supérieurs à l'alternative courante en acier doux 1018. Cette goupille en acier est idéale pour une utilisation dans les moteurs de course à aspiration naturelle. Les broches sont traitées thermiquement (noyau 60 Rockwell OD/45), culbutées et rectifiées selon des sélections de paroi de 0,125 et 0,155.
En plus d'une épaisseur de paroi optimale, des finitions résistantes telles que le revêtement Trends DLC sont hautement souhaitables pour préserver les pièces du moteur lorsqu'elles sont soumises à de fortes contraintes, à une lubrification insuffisante et à des jeux serrés, autant de problèmes que Trend a facilement résolus.
Trend utilise de l'acier à outils H13 pour la plupart de ses axes de piston haut de gamme. Le H13 est considéré comme le meilleur matériau polyvalent pour la plupart des applications, en particulier dans les moteurs à puissance supplémentaire ; c'est également un choix populaire dans les moteurs de courses de dragsters Pro Stock. Les broches H13 ont une valeur de dureté Rockwell autour de Rc54 et acceptent facilement un revêtement DLC (Diamond-Like Carbon). Ces broches sont proposées pour toutes les applications courantes en 0.005-.0.{{10}}incréments d'épaisseur de paroi de 10pouces à partir de {{ 16}}.135-pouces à 0.225-pouces et 0.225, 0,250, 0,275 et 0,300-pouces pour les applications sévères. Les broches H-13 sont également affûtées pour soulager les contraintes et les extrémités tournées durement et des chanfreins peuvent être ajoutés si nécessaire.
TP1
Nouvel alliage Trend Pin, le TP1 est exceptionnellement dur et très résistant. Il est revêtu et moins cher que son rival, l'acier maraging C300 et il est spécifié exclusivement pour les moteurs Top Fuel, Funny Car et Pro Stock. Ces nouvelles épingles sont actuellement disponibles dans des tailles personnalisées ou des tailles de bas de 0,270, 0,310 et 0,330- pouce. Ce matériau devient très populaire dans le monde des compacts sportifs de grande puissance, des mods professionnels, des radiateurs et des sportifs. Même de nombreux modèles récents limités, modèles très récents, hors-la-loi et voitures de sprint l'utilisent pour sa capacité à traverser l'enfer et à rester en activité.
Comme les boulons de bielle, les goupilles de poignet sont les assassins Kryptonite des assemblages de moteurs de course imprudents. Trend Performance propose des solutions infinies pour la longévité des moteurs avec des goupilles de poignet de toutes les tailles, épaisseurs de paroi et matériaux imaginables.
Les équipes Top Fuel et Funny Car font généralement fonctionner leurs épingles jusqu'à ce qu'elles se plient, ce qui est presque immédiatement. Ils ne recouvrent pas leurs épingles car cela augmente les coûts des composants jetables.
Trend estime que sa nouvelle broche à revêtement TP-1 possède une longévité bien supérieure et la capacité de résister au grippage et aux moments de flexion extrêmes. Elle est traitée thermiquement jusqu'à une dureté totale de Rc60 (durcie depuis son boîtier extérieur jusqu'à son noyau interne). Cette goupille combine la ténacité des aciers maraging et la dureté, la résistance à la compression et les qualités de surface du M2, l'acier à grande vitesse supérieur. acier à outils.
En termes de résistance à la traction et de limite d'élasticité, les broches H13 et les nouvelles broches M2 et TP1 sont bien au-delà des alliages 4130 et 4340 plus courants, mais elles sont spécifiques à des applications. Il est essentiel que vous parliez aux techniciens expérimentés de Trend pour vous aider à « identifier » la broche dont vous avez besoin pour votre moteur. Il n'y a vraiment aucun environnement trop difficile pour les épingles de poignet Trend Performance, mais vous obtenez les plus grands avantages en passant à la taille et au niveau de préparation appropriés. Des parois un peu plus épaisses avec des jeux plus lâches et une bonne lubrification peuvent garantir que toute la pression de combustion que vous générez est utilisée pour faire tourner la manivelle et pas simplement faire descendre le piston sur la tige lorsqu'une goupille tombe en panne. Ne négligez pas cette étape critique dans vos sélections de feuilles de construction.