Os parafusos do rotor são projetados para cisalhar?

Eu estava brincando com um freio a disco pela primeira vez e consegui arrancar dois parafusos durante a remontagem.

Curiosamente, ambos arrancaram a cabeça, deixando o eixo rosqueado no orifício roscado no cubo. Consegui remover o eixo usando um alicate de ponta fina nas duas vezes.

Olhando atentamente para os restos mortais, a cabeça foi arrancada onde se prende ao eixo. Esse é um ponto fraco por design?

Não, eu não estava usando uma chave dinamométrica, porque não tenho uma. Isso está no topo da minha lista de desejos.

Para abordar diretamente a pergunta no título:

Não há razão para que um rotor seja projetado para cortar, e não há sentido em que os parafusos individuais possam cortar mais facilmente do que os materiais utilizados normalmente permitiriam. Pode-se argumentar que algo pode ficar preso nos furos do disco, causando o travamento da roda, mas sempre existe o perigo de algo ficar preso nos raios ou no rolamento travando, ou algo assim, e nenhuma provisão é feita para " proteger "dessas situações.

E deve-se notar que o modo de falha dos parafusos não permitiria que o disco girasse livre, pois mesmo com as cabeças quebradas, os corpos dos parafusos ainda impediriam o disco de girar livremente. Se alguma coisa, o disco sairia em uma das extremidades e tornaria os freios mais propensos a travar.

A falha do parafuso aqui não é "por design" (a menos que alguém esteja sabotando propositadamente suas peças para aumentar as vendas de peças de reposição).

Os parafusos de soquete de tampa de botão de perfil baixo apresentam um ponto fraco do design. O botão reduz a quantidade de material ao redor da cabeça e o soquete sextavado ou Torx embutido também faz o mesmo, exatamente na interface do corpo e da cabeça do parafuso. Nesta parte ampliada da sua foto maior, você pode ver o quão pouco material conecta a cabeça ao restante do parafuso:

É necessário ter cuidado ao seguir as recomendações de torque com cabeças de baixo perfil, especialmente se você estiver usando um bit torx em uma chave de caixa comum. Como observação lateral, este é um ótimo guia para especificações de torque de componentes de bicicletas . Os parafusos do rotor não devem ser exagerados - e precisam ser torcidos na mesma quantidade - para evitar que o rotor seja deformado.

Duas coisas que você pode fazer:

• As chaves de torque são baratas e você deve ter duas: uma gama baixa (<11 Nm) e uma gama alta (20-6 0Nm). As chaves de torque do tipo viga são mais precisas do que as chaves de torque do tipo clicker, não calibradas e baratas. Em termos de faixa baixa, muitas chaves dinamométricas para automóveis não são lidas o suficiente para componentes de bicicletas, especialmente estruturas de carbono. Os rotores de freio devem ser apertados apenas com 6.2 Nm para Avid, 2-4 Nm para Shimano. É uma chave barata de US $ 25 que varia de 2 a 10 Nm (88 pol / lb, você precisa fazer a correção imperial manualmente). É ótimo para os componentes menores em bicicletas ou para quadros de carbono. Usei-o para minha própria atualização recente do freio a disco.

  

• Se você encontrar um parafuso Torx ou sextavado em que as roscas não subam até a cabeça, é um pouco mais forte. Mas você deve ter cuidado para que isso não limite a profundidade do material que está sendo retido. Eu acho que os rotores de freio a disco têm 1,6 a 1,8 mm de espessura quando novos, então você deve ter apenas 1,25 a 1,5 mm de haste sem rosca. Este é muito longo:

  

Observe que você pode não estar errado. O lêmure bêbado que inicialmente montou seu cubo e rotor pode ter aplicado muito torque na fábrica, enfraquecendo fatalmente o parafuso. Então, quando você freou, estava trabalhando com um componente enfraquecido.

Como um adendo, apesar de as cabeças dos parafusos com tampa de botão serem inerentemente fracas, a foto ampliada na parte superior e aqui parece um pouco extremada quanto pouco material existe - o soquete torx parece embutido ainda mais do que o normal. Portanto, não descarte um defeito de fabricação nos parafusos ... embora também não deva descartar que possa ser um recurso de design e não um bug - projetado para impedir que você exagere nos parafusos do rotor e entortar o rotor .

Os rotores de freio a disco, com o design de seis parafusos, são fixados com parafusos M5. Cortar a cabeça de um novo parafuso M5 requer um torque considerável. O torque de projeto para o parafuso de resistência média é tipicamente 5 Nm. Deve levar pelo menos duas vezes esse torque antes de falhar tão abruptamente. Um torque de 10 Nm é aproximadamente equivalente à força de 10 kg aplicada em uma alavanca de 10 cm. Isso exigiria um esforço considerável ao usar uma ferramenta manual comum (por exemplo, uma chave hexalobular X25 em forma de L).

Como isso aconteceu com parafusos usados, devo suspeitar de uma razão diferente para a falha. Por exemplo, Rachaduras por corrosão sob tensão (SCC) ou fadiga por corrosão (CF).

"[SCC] é o crescimento da formação de trincas em um ambiente corrosivo. Isso pode levar a falhas repentinas inesperadas de metais normalmente dúcteis submetidos a um esforço de tração, especialmente a temperaturas elevadas". [ 1 ]

"[CF] é fadiga em um ambiente corrosivo. É a degradação mecânica de um material sob a ação conjunta de corrosão e carga cíclica." [ 2 ]

Aços macios (ou seja, aço dúctil e austenítico) geralmente correm risco para a CEC quando sujeitos a cloro. (Os telhados de treliça de madeira sobre as piscinas são famosos por colapsar devido à falha dos parafusos devido ao SCC.)

Embora o ambiente neste caso não seja particularmente corrosivo, o aperto excessivo prévio dos parafusos pode aumentar consideravelmente a suscetibilidade do material ao SCC. Uma fonte corrosiva pode ser sal, o que é muito comum em estradas em altas concentrações em climas frios.

Várias outras causas de falha do fixador são discutidas em um artigo de Hudgins et al [[3]]. Também mostra e explica a superfície onde o prendedor se rompeu. Você pode comparar seus prendedores com as imagens para identificar estruturas típicas associadas a diferentes modos de falha. Em todos os casos, você deve poder ver a sobrecarga dúctil, ou seja, o último bit segurando a cabeça.

tl; dr Uma forma de corrosão pode ter danificado os parafusos, de forma que eles se rompam facilmente. É mais provável que isso ocorra ao apertar parafusos com muito torque .

curiosidades Há um antigo provérbio alemão que se encaixa aqui: "Erst fest dann ab!". Uma tradução aproximada é "Primeiro é apertado, depois quebrado".

[3]: A Hudgins, B James, FASM, Avanced materiais e processos , agosto de 2014, 18-22. Http://www.asminternational.org/documents/10192/20564188/amp17208p18.pdf/5cddb014-2b4a-40a1-b0f6 -07b58906754d

Eu possuo uma bicicleta de estrada com freios a disco, tenho-os ligado e desligado inúmeras vezes nos últimos anos e nunca tive nenhum tipo de problema com o cisalhamento dos parafusos.

As cabeças dos parafusos não devem cortar com facilidade, a menos que você esteja aplicando uma quantidade excessiva e louca de torque. Para parafusos de rotor M5, Park recomenda:

Shimano - 18-35 pol., 2,0-4,0 Nm

Avid - 55 pol-lb, 6,2 Nm

Magura - 35 pol., 4,0 Nm

Hayes - 50 pol., 5,6 Nm

Também não possuo uma chave de torque. Acho que tenho uma boa noção da quantidade de torque que estou aplicando em parafusos pequenos, como parafusos de rotor, guidão, espigão etc. Aperto os parafusos dos parafusos do rotor e nunca cheguei perto de danificar um . Eu acho que você pode ter alguns parafusos desgastados / fatigados / com defeito e eu recomendo que você compre alguns novos. Muitas vezes, você pode obtê-los gratuitamente do seu LBS, se você pedir bem.