Les Les attaches sont des composants essentiels dans pratiquement toutes les industries, qui maintiennent les matériaux ensemble pour créer des assemblages durables et fiables. Contrairement aux vis ou aux boulons, qui s'appuient sur des filetages pour créer des connexions détachables, les rivets sécurisent les matériaux en déformant la queue pour former un joint permanent, garantissant ainsi que la connexion reste solide sous des contraintes et des vibrations importantes. Mais qu’est-ce qui distingue les rivets ? Comment parviennent-ils à assembler des matériaux différents comme les métaux, les plastiques et le bois, même lorsqu'un seul côté du joint est accessible ?
Vous trouverez les réponses dans cet article. Il explore les détails des rivets, y compris les avantages et les inconvénients des rivets, leurs différents types et utilisations. Commençons par la définition et le mécanisme de fonctionnement des rivets.
Qu'est-ce qu'un rivet et comment ça marche ?
Un rivet est une fixation mécanique conçue pour créer un joint permanent en maintenant deux ou plusieurs pièces ensemble. Il se compose généralement d’une tête, d’une tige et d’une queue. Certains types, comme les rivets aveugles, comprennent également un mandrin. Les rivets sont généralement fabriqués en aluminium ou en acier, bien que d'autres matériaux comme le cuivre soient également utilisés.
Un rivet est installé en étant inséré dans un trou pré-percé ou auto-percé légèrement surdimensionné, avec la tête positionnée du côté accessible du matériau. La queue du rivet est ensuite déformée à l'aide d'un outil, tel qu'un marteau, une riveteuse ou une presse hydraulique. Cette déformation crée une deuxième tête (appelée tête d'atelier ou bucktail) sur le côté opposé du matériau.
À mesure que la queue se déforme, elle se dilate, serrant étroitement les matériaux entre les deux têtes et formant une connexion robuste et permanente. Dans certains cas, comme avec les rivets aveugles, le processus consiste à tirer une tige à travers le rivet pour dilater et sécuriser la connexion.
Avantages des rivets
Les rivets constituent une solution de fixation polyvalente et fiable, offrant plusieurs avantages clés :
Haute résistance
Les rivets créent une connexion permanente et durable, capable de résister à des contraintes et vibrations importantes, en particulier sous des charges de cisaillement ou dynamiques. Contrairement aux vis ou aux boulons, les rivets sont moins susceptibles de se desserrer avec le temps en raison des vibrations ou de la fatigue, offrant ainsi un joint sûr et fiable qui peut durer de nombreuses années dans des environnements soumis à de fortes contraintes.
Installation rapide
De nombreux types de rivets sont conçus pour une installation rapide et facile. Par exemple, un rivet aveugle peut souvent être installé en quelques secondes seulement en utilisant un pistolet à riveter pneumatique ou portatif. Certains types de rivets, tels que les rivets aveugles, les rivets d'entraînement, les rivets auto-perceurs, nécessitent un accès à un seul côté du joint, contrairement à de nombreuses autres méthodes d'assemblage qui nécessitent souvent un accès aux deux côtés ou aux surfaces de contact.
Faible coût
Les rivets sont généralement moins chers que les assemblages boulonnés et ne souffrent pas d'usure du filetage. Dans de nombreux cas, ils constituent une alternative peu coûteuse aux boulons, en particulier lorsqu’une connexion permanente est requise. De plus, leur simplicité de conception et d’installation contribue à réduire les coûts de main-d’œuvre et de matériaux.
Inconvénients des rivets
Il n’existe guère de solution sans limites, et les rivets ne font pas exception. Bien qu’ils offrent de nombreux avantages, les rivets présentent également quelques inconvénients dont il convient de tenir compte :
Flexibilité limitée
Contrairement aux boulons ou aux vis, qui peuvent être ajustés après l'installation (par exemple en serrant ou en desserrant), les rivets n'ont pas cette flexibilité. Une fois installés, ils ne peuvent pas être facilement retirés ou réutilisés. Si le retrait est nécessaire, le rivet doit être percé, ce qui peut prendre du temps et endommager le matériau environnant. De plus, les rivets sont moins adaptables aux matériaux épais ou aux applications exigeant une très haute résistance, pour lesquelles les boulons constituent souvent une solution plus adaptée.
Potentiel d'affaiblissement du matériau
La pose de rivets nécessite de percer des trous dans le matériau, ce qui peut parfois fragiliser la zone environnante. Ceci est particulièrement préoccupant pour les matériaux fragiles ou susceptibles de se fissurer sous contrainte.
Pas étanche
La plupart des rivets, en particulier les rivets standard et aveugles, n'offrent pas une étanchéité parfaite comme le soudage. Pour obtenir l’imperméabilisation, des matériaux ou traitements d’étanchéité supplémentaires sont souvent nécessaires.
Augmentation du poids des articulations
Les joints rivetés sont généralement plus lourds que les joints soudés ou brasés, en raison du poids supplémentaire des joints à recouvrement ou des plaques de recouvrement. Cela peut constituer un défi pour les applications où la minimisation du poids est essentielle.
Quels sont les différents types de rivets ?
De ce qui précède, nous avons maintenant une compréhension générale des rivets. Il existe plusieurs types de rivets disponibles, chacun étant conçu pour des applications spécifiques. Vous trouverez ci-dessous les sept rivets les plus couramment utilisés dans la conception et l’assemblage de produits.
Rivets solides
Les rivets pleins sont le type de rivets le plus ancien et ont la construction la plus basique, composée d'une tête et d'une tige cylindrique. La tête peut être arrondie, conique, fraisée, plate ou ovale. Pour l'installation, des rivets solides sont placés dans un trou pré-percé, puis un marteau ou un pistolet à riveter est utilisé pour déformer de manière permanente la queue du rivet du côté opposé du trou. Cette déformation forme une deuxième tête qui serre solidement les deux matériaux ensemble. Dans certains cas, le rivet est chauffé jusqu'à ce qu'il soit chauffé au rouge pour faciliter la déformation et l'expansion, assurant un ajustement serré et éliminant les espaces.
Les rivets solides sont robustes et offrent une connexion solide et durable. Ils sont utilisés dans des applications lourdes qui nécessitent sécurité et durabilité, comme dans les avions, les ponts ou les navires. Ils sont également utilisés dans les charpentes en acier et dans la restauration de blindages historiques.
Rivets tubulaires
Les rivets tubulaires sont similaires aux rivets pleins mais comportent une tige creuse sur un côté. Cette conception unique a une section transversale plus petite, nécessitant moins de force pour se déformer par rapport aux rivets solides. Seules les parois minces de la tige creuse doivent être évasées vers l'extérieur pour sécuriser le joint. Cependant, les rivets tubulaires ont généralement une résistance inférieure à celle des rivets pleins.
Il existe deux types courants de rivets tubulaires : entièrement tubulaires et semi-tubulaires. Les rivets entièrement tubulaires ont une tige complètement creuse, ce qui les rend plus légers mais réduit leur capacité de charge par rapport aux autres types de rivets. Ils sont couramment utilisés dans des applications légères et décoratives, telles que les bijoux, la signalisation et les raccords de vêtements. Les rivets semi-tubulaires, avec une tige partiellement creuse, fournissent des joints plus solides que les rivets tubulaires complets tout en nécessitant moins de force pour l'installation. Cela les rend idéaux pour les applications de résistance moyenne et d’assemblage rapide. Les rivets semi-tubulaires se trouvent couramment dans les systèmes CVC, les machines légères et les meubles.
Rivets fendus
Les rivets fendus se composent de deux parties : un corps court (y compris la tête) et une queue qui se divise en deux ou plusieurs pattes. Après avoir été insérés dans un trou pré-percé, les pieds sont pliés et aplatis contre le matériau arrière à l'aide d'un marteau, sécurisant ainsi le joint. Ce sont des rivets légers adaptés aux plastiques, aux textiles et aux tôles fines.
Rivets aveugles
Les rivets aveugles, également appelés rivets POP, sont un type de fixation qui peut être installé avec accès à un seul côté du joint, comme leur nom l'indique. Semblables aux rivets tubulaires dans leur structure creuse, les rivets aveugles diffèrent en incorporant un mandrin, une tige métallique traversant le centre du rivet. Lors de l'installation, un pistolet à riveter ou un outil spécialisé tire le mandrin, provoquant l'expansion de la queue du rivet et la formation d'une deuxième tête (la tête arrière). Lors de l'installation, un pistolet à riveter ou d'autres outils spécialisés sont utilisés pour tirer le mandrin, provoquant l'expansion de la queue du rivet et la formation d'une deuxième tête (la tête arrière). Une fois la force de serrage souhaitée atteinte, la tige se détache, créant un son « pop » audible, d'où le nom « rivet POP ».
Bien que leur résistance de connexion ne soit généralement pas aussi élevée que celle des rivets pleins ou des rivets tubulaires, les rivets aveugles offrent une solution pratique et rentable pour de nombreuses applications légères et environnements où l'espace est limité ou où l'accès à l'arrière n'est pas possible.
Rivets d'entraînement
Semblables aux rivets aveugles, les rivets d'entraînement peuvent être installés d'un seul côté, ce qui est utile lorsque l'arrière est inaccessible. Cependant, ils ne nécessitent pas de mandrin. Lors de l'installation, le rivet est entraîné par frappe ou martelage, ce qui provoque l'expansion de la queue et fixe la connexion.
Les rivets d'entraînement ne nécessitent aucun outil spécialisé et le processus d'installation est à la fois simple et économique. Cela les rend populaires pour les applications d'assemblage rapide telles que la fixation de boîtiers électroniques. Cependant, en raison de leur résistance et de leur capacité de charge limitées, les rivets d'entraînement ne sont pas recommandés pour les connexions à haute résistance.
Rivets auto-perçants
Les rivets auto-perçants sont uniques en ce sens qu'ils ne nécessitent pas de trous pré-percés et ne traversent pas complètement le deuxième matériau. Dotés d'une pointe chanfreinée ou biseautée, ils percent la couche supérieure du matériau et se déforment partiellement dans la couche inférieure. Lors de l'installation, une matrice de refoulement (ou « enclume de matrice ») élargit la queue du rivet, formant un bouton à profil bas (ou tête d'atelier) pour joindre solidement les couches.
Ce processus d’installation rapide et efficace crée des joints scellés qui sont souvent étanches à l’eau ou à l’air. Cela les rend adaptés aux applications qui nécessitent des normes d’étanchéité élevées, en particulier dans les industries comme l’aérospatiale. Plus important encore, les rivets auto-perceurs sont préférés pour les applications à contraintes élevées et peuvent maintenir ensemble des matériaux différents qui sont presque impossibles à souder, comme l'acier et l'aluminium.
Rivets affleurants
Les rivets affleurants, également appelés rivets à tête fraisée, ont une résistance comparable à celle des rivets pleins standards. Leur caractéristique déterminante est la conception conique de la tête qui, une fois installée, affleure la surface du matériau. Cette conception réduit la résistance à l'air et améliore l'esthétique, ce qui rend les rivets affleurants très précieux dans les applications nécessitant des surfaces lisses ou une aérodynamique optimisée, comme dans les industries aérospatiale et automobile haute performance. Par rapport aux autres rivets, l'installation de rivets affleurants nécessite de fraiser le matériau, ce qui exige une plus grande précision et une plus grande expertise technique.
Matériaux utilisés pour fabriquer des rivets
Les rivets sont fabriqués à partir d'une variété de matériaux pour répondre aux besoins d'applications spécifiques, notamment en termes de résistance, de durabilité, de résistance à la corrosion et de poids. Le choix du matériau dépend du type de rivet et des conditions de fonctionnement auxquelles il sera confronté. Vous trouverez ci-dessous les matériaux les plus couramment utilisés pour la production de rivets :
Aluminium
L'aluminium est l'un des matériaux les plus utilisés pour les rivets en raison de ses propriétés légères, résistantes à la corrosion et hautement ductiles. Les rivets en aluminium se déforment facilement lors de l'installation, permettant des joints rapides et fiables avec un minimum d'effort. Par exemple, des rivets aveugles en aluminium peuvent être installés à l'aide d'un outil de rivetage manuel.
Acier inoxydable
Les rivets en acier inoxydable ont une résistance exceptionnelle à la corrosion et conviennent aux applications marines, chimiques et extérieures. Bien qu'il soit plus difficile à déformer que des matériaux plus souples comme l'aluminium ou le cuivre, sa haute résistance à la traction garantit que les rivets restent sécurisés dans des environnements soumis à de fortes contraintes ou à de fortes vibrations.
Acier à faible teneur en carbone
L'acier à faible teneur en carbone, ou acier doux, est un matériau populaire pour la fabrication de rivets en raison de son prix abordable, de sa résistance et de sa maniabilité. Avec une teneur en carbone inférieure à 0,25 %, il est plus doux et plus malléable que l'acier à haute teneur en carbone, ce qui facilite sa déformation pendant le processus de rivetage tout en offrant des performances structurelles fiables. Bien que sujets à la corrosion dans les environnements humides, des revêtements comme le zinc sont souvent appliqués pour améliorer la résistance à la rouille.
Cuivre
Le cuivre est choisi pour sa haute conductivité électrique et thermique. Plus important encore, le cuivre est mou et ductile, ce qui lui permet de se déformer facilement lors de l'installation, garantissant ainsi un ajustement sûr même dans des matériaux délicats ou fins.
Laiton
Le laiton offre une combinaison de la résistance à la corrosion du cuivre et de la résistance accrue du zinc, ce qui donne un matériau à la fois durable et hautement malléable. Sa facilité de déformation garantit une installation fiable et son aspect doré attrayant est idéal pour les applications décoratives telles que les meubles et les panneaux architecturaux. De plus, ses propriétés anti-étincelles sont bien adaptées aux environnements contenant des matériaux inflammables.
Conclusion
Les rivets sont une alternative fiable aux boulons, écrous, vis et soudures, offrant une polyvalence dans diverses industries. De la légèreté et de l'efficacité des rivets en aluminium dans l'aérospatiale à la durabilité résistante à la corrosion de l'acier inoxydable dans les applications marines, les rivets répondent efficacement à diverses exigences de projets, en particulier pour les installations permanentes. Leur succès dépend en grande partie du choix du bon matériau et d’un fabricant de confiance.
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