Types de rivets : guide des types de rivets et de leurs utilisations courantes

Les rivets comptent parmi les fixations les plus importantes à la disposition des ingénieurs. Ces dispositifs simples se retrouvent dans toutes sortes de produits, des panneaux aérospatiaux aux ceintures en cuir. Bien que les rivets soient similaires dans leur mode d'assemblage permanent des matériaux, leur structure, leurs matériaux et leurs méthodes de pose varient considérablement selon l'application. Ils servent à fixer solidement deux pièces et à créer un assemblage mécanique durable.

Quel est le rôle d'un rivet et quels sont les différents types de rivets à la disposition des ingénieurs ? Cet article explique le fonctionnement des rivets, leur composition et comment choisir le type adapté à votre projet.

Tout au long de cet article, nous nous appuyons sur les plus de 15 ans d'expérience de 3ERP dans la fabrication de tôles , l'usinage CNC et d'autres procédés de fabrication qui nécessitent un assemblage précis des composants à l'aide de rivets.

Qu'est-ce qu'un rivet et comment ça marche ?

Un rivet est un type de fixation mécanique permanente utilisé pour assembler deux ou plusieurs pièces de matériaux. Composé d'une tête et d'une tige, un rivet est inséré dans des trous alignés avant que son extrémité ne soit déformée pour former une seconde tête. Cette déformation crée un système de verrouillage durable, empêchant le rivet de se desserrer.

Dans la fabrication moderne, les rivets sont la solution la plus courante pour assembler des feuilles minces de métal, de plastique et de composites lorsque le soudage ou les fixations filetées ne sont pas idéaux.

Définition d'un rivet

Le dictionnaire d'ingénierie McGraw-Hill propose les définitions suivantes de « rivet » et de « rivetage » :

• "Définition de « Rivet »: Une courte tige munie d'une tête à une extrémité ; elle est insérée dans des trous alignés des pièces à assembler, et l'extrémité saillante est pressée ou martelée pour former une seconde tête.
• "Définition de « riveter »: L'assemblage permanent de deux ou plusieurs pièces de machine ou éléments de structure, généralement des plaques, au moyen de rivets.

Comment fonctionnent les rivets ?

Les rivets permettent d'assembler de façon permanente deux pièces de matériau par déformation de l'une de leurs extrémités. Cette déformation est parfois appelée refoulement ou flambage du rivet.

Le rivet est inséré dans au moins deux trous alignés avant que sa queue ne soit écrasée, fendue ou pliée pour former une seconde tête. Cette seconde tête, désormais trop large pour ressortir du trou, assure une fixation solide des matériaux.

La méthode de déformation exacte varie selon le type de rivet et le procédé. Certaines méthodes utilisent une riveteuse ou une presse, tandis que d'autres utilisent un marteau.

Parties d'un rivet

Un rivet se compose de différentes parties. La connaissance de la terminologie relative aux rivets est importante pour aborder les différents types de rivets et les procédés de pose. Un rivet plein comprend plusieurs éléments clés :

• Chef d'équipe ou chef d'usine: L'extrémité plus large préformée du rivet qui l'empêche d'être tiré à travers les trous.
• Tige ou corps: L'arbre lisse et cylindrique qui traverse les trous alignés.
• Queue: L'extrémité la plus étroite du rivet qui se déforme lors du processus de rivetage pour former une seconde tête et terminer l'assemblage.
• Tête de magasin ou queue de cerfLa seconde tête, formée par la déformation de la queue, n'existe pas avant que l'installation ne soit terminée.
• Mandrin: Présent dans les rivets aveugles ; une goupille interne qui est tirée par une riveteuse pour plier la queue et former une deuxième tête.

Avantages de l'utilisation de rivets

Les rivets offrent de nombreux avantages par rapport aux autres types de fixations, leurs principaux atouts étant leur durabilité et leur facilité d'installation.

• La permanenceLes rivets créent des liaisons solides et permanentes entre les matériaux qui ne se desserrent pas sous l'effet des vibrations, ce qui les rend adaptés aux charges dynamiques.
• Résistance au cisaillementLes rivets résistent bien aux forces latérales, ce qui les rend idéaux pour les assemblages structuraux.
• Installation rapideLes rivets sont rapides à installer, surtout avec des outils spécialisés comme les riveteuses.
• Accès unilatéralLes rivets aveugles sont incroyablement utiles car ils peuvent être installés en n'ayant accès qu'à un seul côté du trou ; cela leur confère un avantage par rapport aux fixations comme les écrous et les boulons, qui nécessitent un accès des deux côtés.
• PolyvalenceLes rivets peuvent être utilisés pour assembler des matériaux de compositions et d'épaisseurs différentes ; même les matériaux très fins ont peu de chances de se déformer.
• AbordableLe rivetage est moins coûteux que les techniques d'assemblage avancées comme le soudage ou certains systèmes de boulonnage complexes, et nécessite généralement un équipement abordable et facile à utiliser.
• Aucune distorsion thermiqueContrairement au soudage, le rivetage ne nécessite pas de chaleur, ce qui évite toute déformation potentielle des pièces.
• Facilité d'inspectionLes rivets peuvent être facilement inspectés pour déceler les signes d'usure ou de dommages, et ils peuvent être remplacés assez facilement.

Inconvénients des assemblages rivetés

Bien que les avantages des rivets soient nombreux et variés, il existe quelques inconvénients à prendre en compte lors du choix d'une méthode d'assemblage.

• EncombrementComparés à des méthodes d'assemblage comme le soudage et le boulonnage, les rivets sont relativement volumineux et lourds.
• Visibilité: Comparé au soudage, le rivetage a un impact visuel plus important sur la pièce finale, ce qui peut être indésirable.
• Étanchéité à l'eauLes rivets ne sont pas intrinsèquement étanches et peuvent nécessiter des produits d'étanchéité supplémentaires pour certaines applications.
• Risque de corrosionLa corrosion galvanique représente un risque si le rivet et les pièces à usiner sont fabriqués à partir de métaux différents.
• La permanenceUn avantage dans de nombreuses situations, mais la permanence des rivets peut les rendre moins avantageux pour les pièces nécessitant un démontage, comme les meubles.

Matériaux utilisés pour les rivets

Plusieurs matériaux sont disponibles pour les rivets, notamment l'acier, l'aluminium et le cuivre. Les principaux avantages et inconvénients des rivets en métal et en plastique sont expliqués ci-dessous.

Rivets en acier

Les rivets en acier excellent par leur résistance élevée au cisaillement et à la traction. De nombreux modèles industriels sont fabriqués en acier à haute teneur en carbone. On les retrouve dans les charpentes métalliques, les ponts, les machines lourdes et autres assemblages à base d'acier. Un de leurs inconvénients est leur sensibilité à la corrosion.

Rivets en acier inoxydable

Les rivets en acier inoxydable offrent un bon compromis entre résistance et résistance à la corrosion, ce qui les rend adaptés aux applications dans l'industrie maritime, l'agroalimentaire et diverses applications extérieures. L'un de leurs inconvénients est la force de pose plus élevée requise.

Rivets en aluminium

Les rivets en aluminium sont légers, résistants à la corrosion et relativement faciles à poser. On les retrouve dans diverses pièces de tôlerie, les structures aérospatiales légères et les appareils électroniques. Ils sont moins résistants que les rivets en acier.

Rivets en cuivre et en laiton

Les rivets en cuivre (et ceux en alliages de cuivre comme le laiton) sont souples, ductiles et très conducteurs. Ils sont utilisés pour la mise à la terre électrique, la couverture de toitures et la maroquinerie (ceintures, chaussures, portefeuilles, etc.). Leurs inconvénients sont une résistance moindre et une sensibilité à la corrosion et à la patine.

Rivets en plastique

Les rivets les plus légers sont les rivets en plastique. Non conducteurs et résistants à la corrosion, ils conviennent aux charges très légères et aux assemblages esthétiques. Cependant, leur fragilité les rend inadaptés aux assemblages structurels.

Principaux types de rivets

Les rivets varient selon leur matériau, mais on peut aussi les classer selon leur mécanisme de fonctionnement. Par exemple, certains rivets se déforment par écrasement, tandis que d'autres se fendent. Certains rivets peuvent être installés d'un seul côté du trou.

Rivets solides

Les rivets pleins sont les plus anciens, leur origine remontant à l'Égypte antique. Ce sont également les plus résistants et ils sont donc utilisés dans des applications où la fiabilité est primordiale. Ces rivets sont constitués d'une tige métallique pleine et d'une tête préformée. Une fois insérée dans les trous prévus à cet effet, la tige est déformée pour former une seconde tête, généralement à l'aide d'un outil comme un marteau, une riveteuse ou une presse. L'accès aux deux faces est nécessaire.

Rivets aveugles (rivets pop)

Les rivets aveugles, parfois appelés « rivets pop » en référence à leur fabricant d'origine, sont conçus pour les situations où seul un côté du trou est accessible. Un rivet aveugle standard se compose d'un corps creux et d'une tige. En tirant sur la tige, on dilate le corps du rivet du côté aveugle du trou. La tige se casse alors à un point de rupture prédéfini.

Rivets semi-tubulaires

Les rivets semi-tubulaires ressemblent aux rivets pleins, mais leur tige est partiellement creuse. Cela permet d'appliquer une force moindre lors de la déformation de la partie libre, qui se replie vers l'extérieur pour former la seconde tête – un peu comme lorsqu'on replie le bord d'une chaussette sur lui-même. Les rivets semi-tubulaires sont idéaux pour la production à grande vitesse, car ils offrent un bon compromis entre résistance, coût et rapidité d'installation.

Rivets fendus (Bifurqué Rivets)

Les rivets fendus ne ressemblent pas vraiment aux rivets décrits précédemment. Ces rivets possèdent une tige fendue qui se divise en deux branches lors de la pose, à la manière d'une agrafe ou d'une boucle en laiton. Une fois le rivet installé, ses deux branches s'écartent et s'ancrent dans le matériau. Ils sont faciles à poser, même sur des matériaux tendres comme le bois, mais offrent une résistance et une tenue aux vibrations moindres que les types de rivets décrits plus haut.

Rivets affleurants (Fraisée Rivets)

Les rivets affleurants sont conçus pour affleurer la surface du matériau et possèdent donc généralement une tête plate. Pour qu'un affleurement soit possible, le trou doit être fraisé. Aérodynamiques et lisses, les rivets affleurants sont essentiels dans des secteurs comme l'aérospatiale et l'automobile. Cependant, ils sont généralement moins résistants que les rivets à tête saillante.

Rivets auto-perceurs

Les rivets autoperceurs sont conçus pour assembler des matériaux sans perçage préalable. Une riveteuse spéciale permet d'enfoncer le rivet à travers la première feuille de matériau et dans la seconde (sans la traverser complètement), formant ainsi un joint solide offrant une bonne résistance à la fatigue. Les rivets autoperceurs sont idéaux pour la production automatisée à grande vitesse et conviennent à l'assemblage de matériaux dissemblables.

Rivets d'entraînement

Un rivet à entraînement est un type de rivet aveugle. Il est constitué d'une courte tige qui dépasse de la tête et qui, lorsqu'elle est martelée, évase l'extrémité côté aveugle. Les principaux avantages des rivets à entraînement sont leur simplicité, leur rapidité d'application et leur faible coût. Ils peuvent être utilisés avec une large gamme de matériaux et ne nécessitent aucun outil autre qu'un marteau. Cependant, la force de serrage obtenue est faible comparée à celle d'autres types de rivets.

Tableau comparatif des types de rivets

Comment choisir le bon type de rivet

Les points suivants doivent être pris en compte lors du choix d'un type de rivet. Vous pouvez également faire appel à un expert en assemblage comme 3ERP pour vous guider vers la solution la plus adaptée.

• Exigences matériellesL'adéquation du matériau du rivet et de la pièce à usiner permet de prévenir la corrosion galvanique, tandis que différents matériaux de rivets présentent différents avantages.
• Exigences de chargeLes rivets pleins offrent une très haute résistance et sont adaptés à des charges plus élevées, tandis que d'autres types de rivets offrent un équilibre entre la résistance et d'autres caractéristiques.
• AccessibilitéDifférents types de rivets aveugles conviennent lorsque l'accès à la face cachée de l'assemblage est impossible.
• Style de têteBien que les têtes bombées soient la norme, les têtes à bride et les têtes fraisées sont également possibles.
• Vitesse d'assemblageCertaines méthodes de rivetage, généralement celles qui utilisent des outils pneumatiques plutôt que manuels, peuvent être réalisées à grande vitesse et sont adaptées à la production de masse.
• EsthétiqueLes rivets présentent des aspects différents une fois finis, tandis que certains matériaux comme le cuivre peuvent être plus esthétiques.

Conclusion : Choisir le bon type de rivet avec 3ERP

Ce guide des rivets présente les différents types de rivets, en abordant leurs principales conceptions, leurs matériaux et leurs applications. Ces fixations mécaniques permanentes sont faciles à installer, extrêmement résistantes et peuvent être utilisées sur une large gamme de matériaux.

Pour votre prochain projet nécessitant un assemblage de haute qualité de plusieurs tôles à l'aide de rivets, demandez un devis à 3ERP.

FAQ

Quel est le type de rivet le plus couramment utilisé dans la tôlerie ?

Les types de rivets pour tôle les plus courants sont les rivets aveugles — idéaux pour les boîtiers et autres objets dont les parties internes ne sont pas accessibles — et différents types de rivets pleins, qui offrent une résistance supérieure.

Quelle est la résistance des rivets ?

La résistance des rivets est élevée au cisaillement : ils peuvent supporter des forces importantes perpendiculaires à la tige du rivet. Cependant, les fixations comme les écrous et les boulons offrent une résistance à la traction supérieure grâce à leurs forces de serrage plus importantes.

Quels matériaux sont les plus adaptés aux rivets d'extérieur ?

Les rivets résistants à la corrosion comprennent les rivets en acier inoxydable, en aluminium et en cuivre, tous largement utilisés pour les applications extérieures. Toutefois, leur compatibilité avec le matériau de base doit être prise en compte.

Les rivets peuvent-ils être retirés ou remplacés ?

Oui, les rivets peuvent être retirés et remplacés, bien que l'opération soit plus complexe que le retrait ou le remplacement d'écrous et de boulons ou d'autres fixations temporaires. Les méthodes employées comprennent le perçage, le burinage et l'utilisation d'outils spécifiques pour le débourrage des rivets. Ces derniers sont utilisés pour des projets d'envergure tels que la restauration de ponts.

Quels outils sont nécessaires pour installer des rivets ?

L'utilisation et la pose de rivets nécessitent différents outils selon leur type. Voici quelques outils couramment utilisés :

• Pistolet à rivets ou riveteuseOutil portatif permettant de fixer et de tirer un mandrin pour poser le rivet. Peut être alimenté par batterie, pneumatique, etc.
• presse à rivetsUn autre outil de rivetage utilisé pour appliquer une force de serrage afin de fixer un rivet. Il peut être manuel, pneumatique, etc.
• MarteauOutil non spécialisé utilisé pour la pose manuelle de rivets pleins, le rivetage de rivets, etc.
• Barre de renfort: Utilisé pour soutenir la queue du rivet lors du martelage de la tête.
• Perceuse: Utilisé pour percer des trous dans les matériaux de base.

Comment installer des rivets pleins ?

Les rivets pleins peuvent être installés avec un simple marteau et une contre-riveteuse ou avec un pistolet à riveter spécialisé et une contre-riveteuse.