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"Les disques de frein « voilés » et autres mythes sur les systèmes de freinage.

Par Carroll Smith


Mythe 1 : Les trépidations et les vibrations des freins sont dus à des disques qui ont été voilés suite à une surchauffe.

Le terme « disque de frein voilé » est d’usage courant dans la course automobile depuis des décennies.

Quand un pilote reporte des vibrations lors d’un violent freinage, l’équipe inexpérimentée, après avoir vérifié la présence de craquelures sur les disques (et ne pas les avoir trouvé), attribut souvent les vibrations aux « disques voilés ».
Elle mesure ensuite l’épaisseur du disque en divers endroits, trouve des variations significatives et le diagnostique est considéré comme acquis.

Quand les disques de frein des voitures de hautes performances sont arrivés, on a commencé à entendre parlé de « disques de frein voilés » sur les voitures de route traditionnelles, avec les mêmes diagnostiques et analyses.
Habituellement, les disques sont re-surfacés pour résoudre le problème et après une utilisation relativement courte, le mauvais état et les vibrations reviennent. Un nombre significatif de voitures a du retourné chez leur constructeur en accord avec les lois « Lemon » suite au mauvais état des freins.

Cela dure maintenant depuis de décennies et, comme toute chose que nous considérons comme acquise, les diagnostiques sont faux.

« With one qualifier », en supposant que le moyeu et le déport du disque soient à plat et en bon état et que les écrous soient en bon état, installés correctement et serrés uniformément et dans le bon ordre avec le couple de serrage adéquat, en plus de 40 ans de courses professionnelles, y compris les Shelby et les Ford GT40 – un des programmes de développement de frein les plus intense – je n’ai jamais vu un disque de frein voilé. J’ai vu beaucoup de disques craquelés, de disques qui étaient profondément creusés à leur température d’utilisation parce qu’ils étaient montés trop serrés à leurs points d’encrage ou à leurs écrous, quelques uns où la surface de friction s’était écroulée au niveau des trous radiaux servant à la ventilation du disque et un nombre incalculable de disques avec des dépôts de plaquettes inégalement déposé sur la surface de frottement – parfois visibles, mais invisibles le plus part du temps .
En fait, tous les cas de « disques de frein voilés » que j’ai pu étudié, que se soit sur une voiture de course ou sur une voiture traditionnelle, se sont révélés être des dépôts de plaquette inégalement répartis sur la surface du disque.
Ces dépôts inégaux provoquent une variations de l’épaisseur du disque due à des point chaud qui apparaissent à hautes températures.
Pour mieux comprendre ce qui se passe, nous allons rapidement étudier la nature du pouvoir de décélération d’un système de frein à disques.

La nature des frottements de freinage.

Le frottement est le mécanisme qui transforme l’énergie cinétique en chaleur. Tout comme il y a deux types de frottements entre le pneu et le bitume (accroche mécanique entre les irrégularités de la route par élasticité du pneu et adhésion moléculaire entre le caoutchouc et la route sur laquelle le caoutchouc est transféré), il y a deux différents types de frottements de frein

– frottements abrasifs et frottements adhésifs.

Les frottements abrasifs mettent en jeu les ruptures des liaisons cristallines de la plaquette et de la fonte du disque. La rupture de ces liaisons génèrent l’échauffement du aux frottements. Dans les frottements abrasifs, les liaisons entre les cristaux de la plaquette (et dans une moindre mesure du matériau du disque) sont irrémédiablement cassés. Le métal le plus dure récupère le plus tendre (normalement, le disque récupère la plaquette).
Les plaquettes dont la fonction première est l’abrasion ont un fort taux de recouvrement et tendent à se détacher à hautes températures. Quand ces plaquettes atteignent leur température de fonctionnement limite, elles vont déposer du dépôt de plaquette aléatoirement et inégalement sur le disque. C’est ce dépôt sur la surface du disque qui provoque aussi bien la variation d’épaisseur mesurée par les techniciens que le mauvais état et les vibrations lors du freinage ressenti par les conducteurs.


Avec les frottements adhésifs, une partie de la matière de la plaquette diffuse au travers de l’interface entre la plaquette et le disque et forme une couche très fine et uniforme de plaquette sur la surface du disque. Si la surface de frottement entre la plaquette et le disque contient le même matériau, alors ce matériau peut traverser l’interface dans les deux sens et les liaisons se cassent et se reforment. En fait, avec les frottements adhésifs entre la plaquette et le disque, les liaisons entre le matériau de la plaquette et les dépôts sur le disque sont toujours en mouvement – elles sont continuellement cassées et quelques unes reformées.


Il n’y a jamais de frottements abrasifs ou adhésifs seuls lors d’un freinage. Avec de nombreuses formules de plaquettes actuelles, le matériau de la plaquette doit être suffisamment abrasif pour garder la surface du disque lisse et propre. Tout le temps que le matériau peut traverser l’interface, la couche sur le disque est constamment renouvelée et gardée uniforme – jusqu’à ce que la température limite de la plaquette soit dépassée ou si la plaquette ou le disque n’ont pas été complètement ou convenablement rodés. D’un autre côté, si une couche uniforme de plaquette transférée sur le disque n’a pas été faite lors du rodage, des tâches ou des transferts incontrôlés de matière peuvent se produire lors d’une utilisation à hautes températures. Les plaquettes organiques et semi-métalliques utilisées dans le passé étaient plus abrasives qu’adhésives et sévèrement limitée en température."

"Toutes les générations actuelles de plaquettes « métal carbone », les plaquettes de courses font principalement appel à la technique adhésive, comme le font beaucoup de voitures de route actuellement, et sont stables sur une plus grande plage de températures. Malheureusement, il n’y a pas de recette miracle et les plaquettes de courses ultra hautes températures sont inefficaces à faibles températures comme celles que l’on rencontre sur les voitures de route.

Néanmoins – il n’y a rien de mieux qu’une plaquette de frein « tout en un ». Le matériau en frottement qui est adéquat pour des températures relativement basses comme en ville n’arrêtera pas une voiture qui est conduite plus brusquement. Si vous voulez conduire de nombreuses voitures à leurs limites avec des plaquettes OEM, vous glacerez alors vos plaquettes, transfert de matériau de frottement et liquide en ébullition – fin de la discussion. Les vraies plaquettes de frein courses seront bruyantes en utilisation normale et ne freineront pas très bien à basses températures comme en ville.

Idéalement, pour éviter aussi bien de se retrouver avec des plaquettes qui couinent et qui ne freinerons pas la voiture en ville qu’avec des plaquettes glacées sur un circuit ou lors d’une descente rapide de montagne, nous devrions changer de plaquettes avant de conduire rapidement. Personne ne le fait. La question reste en suspend, quelles plaquettes doivent être utilisées sur des voitures de routes très performantes – des plaquettes pour températures relativement basses ou des plaquettes compétitions ? A mon avis, aussi surprenant que cela puisse paraître, la réponse est une plaquette de route hautes performances avec de bonnes caractéristiques à basses températures. La raison en est simple : si on adopte une conduite vraiment soutenue et que l’on commence à atteindre la limite, que se soit avec le glaçage des plaquettes ou l’ébullition du liquide de frein (ou les deux), les conditions viennent suffisamment progressivement pour nous permettre de modifier simplement notre style de conduite pour compenser ces phénomènes. D’un autre côté, si une urgence apparaît quand les freins sont froids, la plaquette hautes températures n’arrêtera tout simplement pas la voiture. A titre d’exemple, durant le milieu des années 60, à Shelby American, nous ne conduisions pas les Mustang GT350 et GT500 comme voiture de tous les jours simplement parce qu’elles étaient équipées des plaquettes compétition Raybestos M-19 et aucune de nos femmes ne pouvaient appuyer assez fort sur la pédale de frein pour arrêter la voiture en conduite normale.

En regard de la composition des plaquettes, si la plaquette et le disque ne sont pas correctement rodés, le transfert de matière entre les deux matériaux peut se faire de différentes manières – le résultat en est des dépôts éparses et la vibration au freinage. De la même manière, même si les freins sont correctement rodés, si, quand ils sont très chauds ou après un seul gros freinage à partir d’une grande vitesse, les freins restent collés après un arrêt complet, il est possible de laisser un dépôt révélateur de la forme de la plaquette. Ce type de dépôt est appelé impression de plaquette et fait comme si la plaquette avait été imbibée d’encre et imprimée sur le disque comme un tampon. On peut parfaitement voir le contour de la plaquette sur le disque .
Pire encore. La fonte est un alliage de fer et de silicone en solution entremêlés avec des particules de carbone. A Hautes températures, des inclusions de carbures commencent à se former dans la matrice. Dans le cas d’un disque de frein, tous les dépôts inégaux – trônant fièrement à la surface du disque – deviennent plus chaud que le métal alentour. A chaque fois que le bord supérieur d’un des dépôt en rotation rentre en contact avec la plaquette, la température locale augmente. Quand cette température locale atteint environ 1200 à 1300°F (650 à 700°C) la fonte sous le dépôt se transforme en cémentite (un carbure de fer dans lequel 3 atomes de fer sont combinés avec 1 atome de carbone). La cémentite est très dure, très abrasive et un faible dissipateur de chaleur. Si une utilisation intensive continue, le système va rentrer dans une spirale d’auto-destruction – la quantité et la profondeur de la cémentite augmentent avec l’augmentation de la température ce qui crée le mauvais état des freins. Sapristi !"

j’ai tout lu , trés interressant , merci Gilles

Salut,

Une solution pas chère pour atténuer voir supprimer les vibrations au freinage est de chanfreiner à la lime les plaquettes. Le résultat est surprenant et n’a pas d’influence sur l’usure du disque ou des plaquettes.

A+

oui tout à fait utile le chanfrain
en fait ce texte casse pas mal d’apriori sur le voilage des disques!! vous savez dans toutes les mauvaises concessions ou garages,voir centres auto peu scrupuleux qui font de la vente forcées sur ce genre de problème…ça nous permet d’en connaître les réelles causes et pouvoir en discuter plus sereinement avec le réceptioniste ou chef d’atelier

Plutôt exhaustif ! Merci Gilles

J’ajouterais que bien souvent, les vibrations au freinage sont dûes aux roulements avant qu’il faut resserrer ou qui sont fatigués, et ça se confirme en virage avec un “ronron” dont le volume augmentera avec le temps…

Re,

Pour être un plus complet concernant les sources de vibration au freinage, je vous livre celles que j’ai pu constater au fil du temps.

• Absence de chanfrein sur l’arête d’attaque et de fuite des plaquettes
• Jeu radial dans les coulisseaux sur les étriers flottants / coulissants
• Etrier et/ou disque mal serrés
• Jeu dans l’axe de roue
• Piston d’étrier grippé ou bloqué
• Plus de garniture sur les plaquettes
• Rivets bloqués sur disques flottants (moto, vélo)
• Jeu sur les rotules de fusée et/ou de direction

Si les vibrations apparaissent aussi en roulant sans freiner, il y a de forte chance pour que cela vienne du guidage du train roulant et non du système de freinage

A+

Pointue l’explication !!

Tu as bien bossé le sujet

Gilles, super instructif

pinaise