1. Introduction
Nous avons probablement tous déjà entendu le terme "rivet", car le concept de rivetage existe depuis très longtemps... en fait, depuis bien plus longtemps que vous ne le pensez.
Dès 2500 avant J.-C., des rivets pleins étaient utilisés pour relier des pièces en bronze en Grèce. Bien que le mécanisme soit légèrement différent (obtenu par déformation de la tige cylindrique), le concept de rivetage est né.
Les rivets aveugles, tels que nous les connaissons aujourd'hui, ont été développés à partir du rivet plein. En 1916, l'ingénieur britannique Hamilton Neil Wylie a inventé et breveté le premier rivet aveugle, qui permettait à une seule personne de poser un rivet en ayant accès qu'à un seul côté. Auparavant, l'installation de rivets pleins nécessitait l'accès aux deux côtés de l'assemblage, ce qui en faisait une tâche très laborieuse et chronophage. L'utilisation de rivets aveugles a permis de libérer des travailleurs et d'augmenter la production, ce qui représente encore aujourd'hui un avantage de coût important. (Source : https://madeupinbritain.uk/Pop_Rivet).
Depuis, les rivets aveugles sont devenus une technologie d’assemblage essentielle dans de nombreuses industries.
Figure 1 : de gauche à droite : rivet en bronze de style ancien, rivet Wylie, rivet aveugle structurel Huck Magna-Lok.
Définition du rivet aveugle
Un rivet aveugle est un élément de fixation monobloc composé de deux éléments : le corps (souvent appelé manchon) et une goupille (souvent appelée mandrin). Lorsqu'une pression de traction est exercée sur la goupille, la tête de goupille exerce une pression sur le manchon, augmentant son diamètre du côté aveugle de l'application, ce qui le fixe en place. Un mécanisme simple mais efficace. Un rivet aveugle structurel retient la goupille dans le corps du rivet (manchon) après l'installation pour une résistance accrue à la traction et au cisaillement.
Le principal avantage des rivets aveugles est sans doute que l'accès n'est nécessaire que d'un seul côté de l'application, ce qui signifie qu'une seule personne suffit généralement pour les installer. La conception monobloc signifie qu'il suffit de positionner le rivet dans le trou et de l'installer. Le processus est très rapide, propre et sûr, et permet d'obtenir des résultats cohérents sur toute la ligne sans nécessiter de personnel qualifié.
Les rivets aveugles structurels sont généralement disponibles dans des tailles allant de 4,8 mm (3/16'') à 19,1 mm (3/4'').
2. Désignation
Figure 1 : Désignation des principaux composants d'un rivet aveugle (pré-installation à gauche, post-installation à droite)
2.1. Tête du manchon
La tête du rivet aveugle, ou tête du manchon, se trouve du côté de la transformation du corps, c'est-à-dire du côté accessible de l'assemblage. Son diamètre et sa forme peuvent varier en fonction des exigences de l'application. La forme la plus courante est la tête ronde plate (voir Tête saillante ci-dessous). Les têtes plates surdimensionnées (voir tête large ci-dessous) sont utilisées, par exemple, pour assembler des matériaux très souples ou très fins. Les têtes fraisées sont utilisées pour s'assurer qu'il n'y a pas de dépassement, ce qui permet d'obtenir une surface de composant lisse pour réduire les risques d'accrochage.
Figure 2 : styles courants de tête de fixation aveugle
2.2. Corps du manchon
Le corps de la douille est la partie principale de l'élément de fixation, derrière la tête, qui se trouve dans le matériau de l’assemblage (trou préparé). Le corps de la douille, en combinaison avec la goupille, détermine la performance de traction du rivet. La longueur requise du corps de la douille est déterminée par l'épaisseur totale du matériau à assembler (également connue sous le nom de plage de "serrage).
Figure 3 : serrage mini (à gauche) et serrage maxi (à droite)
2.3. Tête de goupille
La tête de l'axe, ou tête du mandrin, sert à remodeler le manchon pendant l'installation et à former la tête aveugle du côté inaccessible de l’assemblage Lorsqu'elle est tirée dans le manchon, elle force celui-ci à se déformer ou à s’expanser sur le côté aveugle des matériaux combinés de l’assemblage. La tête peut avoir différentes géométries en fonction du type de rivet aveugle. Les types de rivets aveugles structurels les plus courants (déterminés par la fonction de la tête de l'axe) sont 1) les rivets aveugles à expansion du manchon et 2) les rivets aveugles à bulbe du manchon.
Figure 4 : Rivet aveugle à bulbe (gauche) et rivet aveugle à expansion de manchon (droite
2.4. Gorge de rupture
Lors de la pose, la tige du rivet s'arrache au point de rupture prédéterminé après la formation du corps du rivet. La force de rupture de la tige du rivet est conçue pour garantir qu'elle ne se casse qu'une fois le manchon correctement formé, ce qui signifie que l'expertise en matière de conception et de fabrication est essentielle pour produire des rivets qui s'installent et fonctionnent de manière constante.
2.5.Corps de la goupille retenue
La tige reste dans le manchon après l'installation. La contribution de l'axe de retenue à la performance globale de l'assemblage dépend du type de rivet aveugle utilisé. Les rivets dont la tige se rompt au niveau de la tête du manchon contribuent généralement au transfert des charges externes. Les rivets aveugles dont la tige n'affleure pas la tête du rivet dépendent de la capacité de charge (résistance) de la douille du rivet, car il n'est pas garanti que la tige absorbe les charges dans l'assemblage. La fabrication de fixations aveugles présentant des performances constantes en matière de rupture de la tige dépend fortement des compétences en matière d'ingénierie et de fabrication, ce qui n'est souvent pas le cas des rivets bon marché.
Figure 5 : Tige de mandrin cassée pour différents types de rivets
2.6. Tige de traction cassée
Après l'installation, la partie cassée de la goupille est introduite dans le nez et éjectée par l'outil. En général, les tiges de traction cassées sont collectées dans des conteneurs dédiés fixés à l'arrière de l'outil.
3. Installation
3.1. Outillage d'installation
En fonction du matériau et du diamètre du rivet, de l'application et de l'emplacement de l'assemblage, divers outils de pose sont disponibles. Historiquement, des dispositifs pneumatiques et hydrauliques étaient nécessaires, mais les progrès récents dans la conception des batteries ont permis à de nouveaux outils alimentés par batterie de poser des rivets jusqu'à 12 mm de diamètre (Huck BV13 / BV17). L'outil recommandé pour la pose d'une fixation dépend du scénario ainsi que du type, du matériau et du diamètre des rivets à poser.
Dans les applications de production en série de gros volumes, il est possible de recourir à un traitement automatisé. Pour les applications critiques en matière de sécurité, le processus d'installation peut être surveillé et documenté à l'aide d'une solution matérielle et logicielle spéciale.
Figure 6: Outils d'installation pneumatique (à gauche), électrique/batterie (au milieu) et hydraulique (à droite)
3.2. Séquence d'installation
Tout d'abord, la goupille est placée dans le ou les trous préalablement préparés des composants à assembler. Le nez de l'outil est placé sur la tige de traction et peut être activé par la gâchette lorsque la tête est au niveau de la surface du composant.
Lorsque l'outil tire sur la tige de traction, les composants sont comprimés entre la tête du manchon du côté de l'installation de l'application et le manchon expansible du côté aveugle. Une fois que la goupille est verrouillée de manière permanente dans le manchon, la tige de traction se brise, achevant ainsi l'installation. Le processus est presque instantané : l'installation mécanique proprement dite prend généralement moins d'une seconde, tandis que le processus complet (y compris la pose du rivet) ne prend généralement que quelques secondes.
4. Matériaux
Les matériaux couramment utilisés sont les aciers au carbone faiblement alliés, les aciers inoxydables ou les alliages d'aluminium ; dans des applications spéciales, d'autres matériaux et alliages peuvent également être utilisés. Si la tige de traction et le manchon peuvent être fabriqués dans le même matériau ou dans des matériaux différents, le mandrin doit être plus dur que le manchon pour permettre au corps de se déformer pendant l'installation. Alors que les aciers inoxydables et les alliages d'aluminium se passent souvent d'une protection de surface supplémentaire, les rivets aveugles en acier au carbone sont généralement protégés contre la corrosion par des revêtements.
5. Revêtements
Différents types et épaisseurs de revêtement sont disponibles en fonction de l'application et des exigences en matière de résistance à la corrosion, les finitions les plus courantes étant les systèmes de revêtement par électrolyse à base de zinc (Zn). La résistance à la corrosion peut être ajustée par l'épaisseur de la couche. L'application d'une couche de conversion (passivation) ou d'un produit d'étanchéité / couche de finition permet d'améliorer encore la résistance à la corrosion. La résistance à la corrosion est généralement testée dans un essai de brouillard salin neutre (ISO 9227) et mesurée en heures.
Si vous avez des questions sur les rivets aveugles ou sur la façon dont ils peuvent fonctionner dans votre application, n'hésitez pas à contacter notre équipe d'ingénieurs qui se fera un plaisir de vous aider.
