Cet article décrit les aspects critiques de l’usinage des tubes et des profilés en métal composant le châssis et la ligne d’échappement qui équipent les voitures réalisées pour participer aux courses automobiles. Comme chacun sait, ces voitures sont un véritable concentré de technologie. C’est pourquoi ces usinages spéciaux exigent une précision absolue.
Le châssis de la voiture de course devra être avant tout léger, pour contribuer à la vitesse du véhicule. Mais il doit aussi être très solide, car pendant la course, la voiture devra résister à de fortes contraintes. De plus, il devra garantir au pilote une excellente maniabilité.
Dans une course de voiture, la victoire peut dépendre de quelques millièmes de seconde seulement. Il arrive souvent, mais pas toujours, que l’issue d’une course soit liée à deux facteurs:
- la bravoure du pilote
- les performances de sa voiture
L’usinage des tubes qui composent la voiture et qui, cela va sans dire, contribue à ses performances, est le sujet que nous abordons dans cet article.
Quand on parle d’usinage des tubes en métal, il convient tout d’abord de s’interroger sur le choix de l’alliage métallique. Choisir entre un alliage d’acier, d’aluminium ou de titane dépend essentiellement de deux aspects:
- les usinages effectués sur le tube (et qui en déterminent la fonction)
- les contraintes auxquelles le tube en métal est soumis dans l’exercice de la fonction en question. La préservation de l’intégrité de l’alliage est donc également un élément de première importance.
Le travail du tube sur lequel nous nous sommes penchés comprend le cintrage, le découpage et l’assemblage des tubes qui composent le châssis et la ligne d’échappement. La précision absolue de l’angle de courbure et l’usinage des éléments avec une machine de la série LaserTube sont des conditions requises essentielles pour pouvoir réaliser un assemblage correct de la voiture, et ont des conséquences directes sur les performances de la voiture pendant la course.
Ces deux dernières années, Tecnocurve a réalisé des usinages spéciaux de tubes cintrés en acier, titane et aluminium, pour des châssis, des lignes d’échappement et d’autres éléments de la voiture de course du RACE UP TEAM en formule SAE.
Création d’un châssis: courbure et découpe au laser de 21 tubes en acier
Le châssis réalisé pour la voiture participant au RACE UP se compose, au total, de 21 éléments tubulaires en acier spécial. L’alliage d’acier particulier des tubes et le fait qu’ils ne comportent aucune soudure à l’intérieur constituent, pour le châssis, un gage supplémentaire de solidité et de flexibilité. Il contribue à une absorption plus performancielle des nombreuses contraintes auxquelles il est soumis pendant la course.
Avant d’être assemblés, ces tubes ont été découpés et cintrés au moyen d’une matrice pour tube de Ø25×1,5, avec un rayon moyen de 90 mm sur une machine CNC.
Pour un maximum de précision et pour accélérer la cadence de production, nous avons utilisé la technique du préperçage au moyen d’une machine de la série Laser Tube, avant de procéder au cintrage du tube.
Soudage des tubes du châssis
La qualité de la soudure est primordiale pour obtenir un châssis réussi. C’est pourquoi nous avons réalisé des fraisages en bout spéciaux avec une coupe au laser . Cette opération a été effectuée dans le but de permettre un accouplement rapide et fonctionnel du châssis. Pour ce faire, sur certains tubes, des entaillages ont été effectués afin d’améliorer les opérations de soudage du châssis. Ce procédé de production nous a permis d’assembler le châssis en un temps record. Un fait non négligeable, puisqu’ainsi nous avons pu livrer la voiture en avance, de sorte que les pilotes ont eu davantage de temps pour les essais sur circuit avec la nouvelle voiture.
Des tubes d’échappement en titane pour mieux résister aux vibrations
Durant les courses automobiles à haute vitesse, les véhicules sont soumis à des vibrations de bien loin supérieures à celles que subissent les voitures normales. C’est la raison pour laquelle nous avons réalisé les tubes d’échappement en titane, un alliage très solide pouvant absorber les contraintes auxquelles la voiture est soumise pendant la course. En outre, le titane possède un excellent indice de dispersion de la chaleur : cela permet de réduire au minimum la surchauffe de l’élément tubulaire pendant la course.
Roulage des tubes en titane
Le rayon de cintrage exigé pour les quatre tubes d’échappement était très réduit (rayon moyen de 65 mm) par rapport à la section du tube à cintrer (Ø35×1). Le cintrage a été exécuté sur une rouleuse qui permet de cintrer les tubes de 20 à 40 mm de diamètre.
Grâce à un logiciel 3D, nous avons projeté et réalisé dans notre atelier une série d’équipements spéciaux pour le roulage des tubes d’échappement.
La qualité de ce travail du tube est fondamentale pour que la voiture soit réussie : la capacité d’évacuation est un élément essentiel qui influence directement l’issue d’une course.
Collecteurs et raccords en aluminium
L’aluminium est, quant à lui, utilisé pour les collecteurs et les raccords. Ces éléments permettent d’assembler les différents « organes » d’une voiture qui concourent au passage de l’air, du carburant ou des gaz d’échappement.
Sur ces tubes cintrés, nous avons procédé à des rétrécissements (ou des marquages). Cet usinage, qui peut être effectué aussi bien au laser que mécaniquement, permet de graver sur les tubes cintrés une série de caractères choisis par le client (il s’agit généralement du modèle, du nom du fournisseur, de la date de production) qui servent à les identifier. Une option particulièrement utile en cas d’anomalies.
Formule sae et race up team
Le Race Up Team est un groupe composé d’une cinquantaine d’étudiants qui, chaque année, a pour mission de projeter et de réaliser une voiture de course pour la Formule SAE, la formule 1 des étudiants, née aux États-Unis et désormais répandue dans le monde entier.
Depuis 2016, XXX est le sponsor officiel du Race Up Team de l’université de Padoue. Nous lui fournissons les tubes cintrés en acier et en titane pour le châssis et pour la ligne d’échappement de la voiture.
Un défi du point de vue organisationnel aussi
Le RACE UP étant un projet entièrement autofinancé, les étudiants doivent également trouver les sponsors et les fournisseurs. Parmi les ambassadeurs de la SAE, on compte aussi d’importants personnages de la Formule 1, comme Bob Bell, CDT (Chef de la Direction Technique) de chez Renault formule 1.
Pour en savoir plus sur la SAE, LA FORMULE 1 DES ÉTUDIANTS
L’expérience que nous avons acquise dans le cadre de cette collaboration nous a été très utile pour comprendre encore davantage le secteur automobile, à travers un univers aussi particulier que celui des voitures de course. En outre, nous sommes particulièrement heureux de collaborer avec des jeunes aussi motivés qui sacrifient leur temps libre pour se consacrer pleinement à un projet qui ne leur apportera aucun bénéfice académique, mais qui les aidera à affronter au mieux le monde du travail.
Nous sommes à la veille de l’année 2018 et Tecnocurve a renouvelé son accord de collaboration avec le Race Up Team. L’objectif est, bien entendu, d’améliorer les performances de l’équipe de Padoue tout en développant notre expérience et nos compétences en matière de travail intérieur des tubes cintrés.
