Brevet FR2554881A1 — publié le 19850517

La présente invention se rapporte à un ensemble de rivetage borgne comprenant un rivet ayant une partie de corps tubulaire munie d'une collerette de tête à une extré- mité et un mandrin ayant une tige munie d'un étranglement de section transversale réduite au niveau duquel la tige se rompt sous une force de traction prédéterminée, le man- drin étant refoulé à ses deux extrémités dont l'une forme une tête de mise en place de rivet tandis que l'autre est une tête de traction agencée pour coopérer avec les moyens de traction d'un outil de mise en place de rivet. Un ensemble de rivetage borgne du type précité (mais sans l'étranglement formé sur la tige du mandrin) et son procédé de fabrication sont connus du fait du brevet US 2 317 360 ayant une priorité datant de l'année 1940. Lors de la fabrication de l'ensemble décrit dans ce brevet, les deux extrémités refoulées du mandrin sont façonnées sous une forme cylindrique ou approximativement cylindrique et, du fait de leur plus grand diamètre, elles forment des épaulements à leur jonction avec la partie de la tige dispo- sée entre elles. L'extrémité terminale de chacune des deux têtes éloignée de la tige de mandrin est formée par une surface radiale plate normale à l'axe du mandrin. La tête utilisée comme tête de traction du mandrin est également raccordée à la tige du mandrin par une face annulaire nor- male à l'axe du mandrin tandis que la face inférieure de la tête formant la tête de mise en place du rivet, qui rejoint la tige du mandrin, est conique et fait un angle d'environ avec l'axe du mandrin. Le cône est destiné à élargir la partie de corps du rivet lorsque le rivet est posé (voir le brevet US 2 183 543 ayant une priorité de l'année 1937 et le brevet US 2 538 623 ayant une priorité de 1945). La tête de traction du mandrin a ainsi une forme rectangulaire ou approximativement rectangulaire, en section axiale, tandis qu'à l'extrémité opposée du mandrin, le profil a une forme correspondante mais avec cette exception que la transition entre la tête et la tige du mandrin a une forme conique. Avec le procédé décrit dans ces documents anté- rieurs, pour fabriquer la tête de traction du mandrin avec son profil approximativement rectangulaire, il est néces- saire d'exercer une pression considérable pour refouler la matière de l'ébauche en cause de façon à produire cette forme de profil et la réaction à cette pression est fournie au moins en partie par une butée en appui contre l'autre extrémité du mandrin. Ainsi, au cours de cette opération de façonnage de tête, la zone de rupture prédéterminée ou étranglement du mandrin, o la section transversale de la tige de mandrin est réduite, comme représenté sur les fi- gures 8 et 9 du brevet US 2 183 543 et sur les figures 1 et 3 du brevet US 2 538 623, est soumis à une charge considé- rable. Si l'étranglement est un étranglement dans lequel la réduction de la section transversale est d'environ 30 %, comme il est connu et utilisé couramment dans la technique, on court alors le risque que les parties du mandrin jointes à l'étranglement se déplacent l'une par rapport à l'autre d'une manière telle que, dans le cas d'une pression particu- lièrement élevée exercée au cours du processus de refoule- ment, elles ne sont plus axialement alignées si le mandrin n'est pas fermement enfermé de part et d'autre de l'étran- glement par un outil qui empêche toute déformation latérale du mandrin dans ces emplacements. Outre cela, des pressions axiales élevées exercées sur l'étranglement peuvent conduire à la production d'un tel effort de compression sur l'étran- glement que sa force de rupture prédéterminée change, ce qui priverait l'ensemble de rivetage borgne en cause de ses pro- priétés requises et, dans certaines circonstances, empêche- rait même une exécution correcte du processus de pose de rivet. Les caractéristiques décrites ci-dessus présen- tées par les ensembles de rivetage borgnes connus munis d'un mandrin refoulé à ses deux extrémités pour former des têtes essentiellement semblables à des cylindres à extré- mités plates ont, sans aucun doute, contribué à ce que soit créée une situation dans laquelle l'emploi d'un tel ensem- ble de rivetage borgne ne s'est pas généralisé dans la pra- tique. L'ensemble de rivetage borgne le plus employé en pratique (et tel que représenté sur la figure 3 du brevet britannique 673 757) est constitué par un mandrin lisse continu ayant l'aspect d'un clou comportant une zone de rupture ou étranglement prédéterminé à l'intérieur du man- chon du rivet et une tête mise en place du rivet qui, en section axiale, a une forme générale conique ou hémisphéri- que et qui se termine à une base annulaire plate, ce mandrin ne comportant pas de tête de traction. L'idée d'utiliser une tête de traction sur le mandrin, conçue pour coopérer avec l'outil de mise en place de rivet n'a cependant pas été rejetée, comme on peut le voir à l'examen de la demande de brevet allemand mise à l'inspection publique DE-OS 2 344 694. Dans l'ensemble de rivetage borgne connu du fait de ce document, le mandrin fait saillie au-delà de la collerette du rivet, de la ma- nière habituelle, sur une longueur qui représente un mul- tiple de la longueur du rivet et s'étend jusqu'à une pointe amincie. A l'arrière de celle-ci, un bourrelet est formé sur le mandrin derrière lequel l'outil de pose saisit la tige et qui absorbe en partie les forces de traction exer- cées sur le mandrin par l'outil de pose. A l'avant du bour- relet, dans la direction de la collerette de la tête de rivet, la surface du mandrin est dépolie de façon à ac- croître le frottement entre cette surface et les mâchoires de l'outil de pose d'o il résulte que la force de traction exercée par l'outil de pose est absorbée, en premier lieu, par l'intermédiaire de sa surface accroissant le frottement et, en second lieu, par l'intermédiaire du bourrelet. Selon le mémoire descriptif du DE-OS 2 344 694, le bourrelet ne remplit que la fonction d'une sauvegarde supplémentaire et n'absorbe pas à lui seul la pleine force de fraction de l'outil de pose. Le bourrelet formé au voisinage de l'ex- trémité pointue du mandrin rend impossible de pousser le mandrin avec le bourrelet à travers le rivet lors de la fabrication de l'ensemble de rivetage borgne. Le bourrelet doit, par conséquent, être initialement formé après l'inser- tion du mandrin dans le rivet, ce qui est techniquement difficile, en particulier compte tenu de l'extrémité poin- tue du mandrin qui s'étend au-delà du bourrelet. En prati- que, par conséquent, les ensembles de rivetage borgnes mé- talliques ont été utilisés avec un mandrin lisse en forme de clou refoulé à une seule extrémité pour former une tête de mise en place du rivet dans lequel la longueur de la partie qui fait saillie au-delà de la collerette de tête du rivet représente un multiple de la longueur du rivet afin d'offrir aux mâchoires de traction de l'outil de pose une surface de serrage suffisamment longue pour transmettre la force de traction. En plus de ce qui précède, on connaît également des solutions au problème de l'application de la force de traction qui consistent à former des rainures annulaires sur le mandrin, dans la région de la partie qui fait sail- lie au-dessus de la collerette de tête du rivet d'une ma- nière telle que, sur cette partie du mandrin, il n'y ait aucune partie dépassant le diamètre de sa tige. Lors de la fabrication de l'ensemble de rivetage borgne en cause, un mandrin de ce type peut encore être poussé dans le manchon du rivet après formation des rainures annulaires. Un exem- ple de ce développement technique est décrit dans le brevet allemand 1 286 337 ayant une priorité de 1964 qui a été suivi par des propositions techniques similaires dans le brevet britannique 1 538 872 ayant une priorité de 1975 et dans le brevet britannique 2 076 493 ayant une priorité de 1980. Ce développement technique montre que les spécia- listes dans ce domaine ont eu depuis longtemps l'idée d'a- méliorer l'ensemble de rivetage borgne du point de vue de sa surface de serrage conçue pour être saisie par l'outil de pose. Cependant, on doit garder à l'esprit en ce qui concerne la technique consistant à former des rainures an- nulaires sur le mandrin que les rainures annulaires de ce type peuvent, dans certaines circonstances, dégénérer en des zones de rupture indésirées dont la résistance est in- férieure à la résistance à la traction prédéterminée de l'étranglement. Le même risque existe également, en outre, dans le cas de l'ensemble de rivetage borgne ci-dessus men- tionné actuellement couramment utilisé qui comporte un man- drin en forme de clou à surface lisse et qui, précisément du fait de cette surface lisse doit être saisi avec une pression de contact élevée par l'outil de pose sur la par- tie qui fait saillie au-delà de la collerette de tête du rivet. Les outils de pose sont habituellement munis de mâ- choires striées et les striures ont fréquemment des arêtes acérées et, du fait de la forte pression qu'elles exercent, elles produisent parfois des marques encochées sur le man- drin qui créent des zones de rupture dont la résistance à la traction est inférieure à celle de l'étranglementr provo- quant, de ce fait, la rupture du mandrin au mauvais empla- cement d'o il résulte que le processus de pose n'est pas effectué d'une manière fiable. Les brevets ci-dessus mentionnés décrivent tous des ensembles de rivetage borgnes du type dit "ouvert", c'est-à-dire dans lesquels la tige du mandrin traverse complètement le rivet, sa tige de traction faisant saillie au-delà de la collerette de tête de rivet et sa tête de mise en place étant exposée à l'autre extrémité o sa base est en appui contre l'extrémité arrière du rivet. Le pro- blème qui se pose pour permettre d'exercer une traction sur le mandrin tel que décrit ci-dessus implique cependant les mêmes considérations dans le cas o le rivet est fermé à son extrémité arrière, comme décrit dans le brevet bri- tannique 738 741 et la tête de mise en place du mandrin est entièrement enveloppée dans la partie du corps du rivet. Un but de la présente invention est de réaliser un ensemble de rivetage borgne perfectionné du type compor- tant une tête refoulée aux deux extrémités d'un mandrin à tige frangible, qui peut être fabriqué de la manière connue qui consiste à soumettre une partie étranglée de la tige de mandrin à une pression axiale lors du refoulement de la tête de traction, mais avec un risque minimal d'interaction avec la configuration du mandrin à l'emplacement de sa zone de rupture prédéterminée. Conformément à l'invention, on atteint l'objectif ci-dessus grâce au fait que la tête de traction du mandrin et la tête de mise en place du rivet ont toutes deux une face d'extrémité en forme d'arc, vue en section axiale, et se terminent par une base annulaire plate orientée vers la tige du mandrin, l'étranglement frangible étant situé à l'intérieur de la partie de corps du manchon du rivet. La construction ci-dessus des têtes de traction et de mise en place du mandrin d'un ensemble selon l'inven- tion signifie qu'un plus faible degré de déformation de la matière du mandrin est requis lors du refoulement de la tête de traction, du fait que sa face d'extrémité a une forme en arc en section axiale (c'est-à- dire que la face est hémisphérique, conique, pyramidale, tronconique ou en tronc de pyramide, par exemple) se terminant à une base annulaire plate à l'endroit o elle rejoint la tige du mandrin, ou en d'autres termes que la tête de traction a une surface de section transversale qui diminue progressi- vement à partir de sa base annulaire, que ceci n'est le cas des rivets borgnes connus précités qui sont munis de têtes de traction à dessus plat approximativement cylindriques. Cette forme spéciale des deux têtes refoulées du mandrin d'un ensemble selon l'invention nécessite une pression proportionnellement plus faible lors du façonnage, plus particulièrement du fait que le contour spécifié, de préférence, arrondi et, plus avantageusement, encore hémisphérique, facilite le façonnage. Il est ainsi possible d'éviter que cette opération ait des effets nuisibles sur le point de rupture prédéterminé de l'étranglement du man- drin en ce qui concerne sa position et ses propriétés et il peut, par conséquent, être situé à l'intérieur du rivet à un emplacement o les parties adjacentes du mandrin lui- même ne reçoivent pas un soutien latéral particulièrement stable, un tel soutien étant empêché par flexibilité rela- tive de la matière du rivet. La zone de rupture prédéter- minée n'est pas non plus chargée par la pression exercée au cours du refoulement de la tête de t action à un point tel que ses propriétés en seraient modifiées. En outre, du fait que la tête de mise en place du rivet du mandrin d'un ensemble de rivetage borgne selon l'invention, qu'elle ait ou non les mêmes dimensions ou la même forme que la tête de traction, répond aux mêmes cri- tères de forme que la tête de traction, en réalisant sous forme d'une base annulaire plate la transition entre la tête de mise en place du rivet et la tige du mandrin, on garantit que cette base annulaire, pendant la pose du ri- vet, aplatit initialement le manchon du rivet de la manière désirée afin de remplir de manière satisfaisante les ouver- tures respectives des pièces qui sont jointes, à la suite de quoi la tête de mise en place du rivet, dans le cas o elle est située initialement à l'extérieur du rivet, lors- que l'extrémité arrière respective de la partie de corps du rivet se renfle, est partiellement tirée à l'intérieur de cette dernière. Ceci signifie que, du fait de la base annulaire plate de la tête de mise en place du rivet, la partie adjacente du manchon du rivet se referme partielle- ment à nouveau derrière la tête de mise en place et retient cette dernière en place après rupture du mandrin. En outre, la configuration spécifiée de la tête de traction du mandrin d'un ensemble selon l'invention, à savoir son contour de forme arquée en coupe axiale, produit l'effet d'améliorer les propriétés de glissement de l'en- semble de rivetage borgne lorsqu'il est automatiquement in- troduit dans des tubes ou conduits, la tête de traction en premier. En outre, si des têtes de la forme spécifiée sont formées aux deux extrémités du mandrin d'un ensemble de ri- vetage borgne du type ouvert, elles peuvent toutes deux servir de tête de guidage de sorte que, quelle que soit celle qui est située à l'avant, l'ensemble a peu tendance à s'accrocher à un point quelconque du tube de guidage. La forme de la tête de traction du mandrin d'un ensemble selon l'invention a ainsi un effet combiné à la fois pour,amélio- rer la fiabilité de la fabrication d'un produit ayant des performances prévisibles et pour améliorer la facilité avec laquelle il peut être introduit automatiquement. Une telle forme facilite également l'insertion automatique ou manuelle du mandrin dans une pièce formant nez et le dispo- sitif de traction d'un outil de pose des rivets. Du fait qu'un mandrin muni d'une tête'de traction peut être tiré de manière positive par un dispositif de traction d'un outil de pose des rivets qui coopère avec la tête de traction, au lieu que soient utilisées dans l'outil des mâchoires de serrage qui nécessitent une surface de contact relativement grande pour créer un frottement suffi- sant pour résister à la charge de pose du rivet, le mandrin de l'ensemble selon l'invention peut être considérablement plus court que le mandrin lisse en forme de clou des rivets borgnes classiques. En particulier, la tête de traction est séparée de la collerette de tête du rivet d'une distance qui correspond approximativement, au plus, à la longueur du rivet, c'est-à-dire à la longueur totale de la partie de corps et de la collerette de tête. Ce raccourcissement du mandrin entraîne, en premier lieu, une économie impor- tante de matière et, en second lieu, une simplification de l'évacuation de la partie cassée de la tige du mandrin. Cette partie cassée doit être évacuée de l'outil et, lors- que ceci nécessite son transport dans un passage de l'outil dans lequel est produit un courant d'air pour faciliter une telle évacuation, la tête de traction a à la fois pour effet d'empêcher les coincements et d'offrir au courant d'air une surface appropriée (sa base annulaire) pour qu'il propulse la partie cassée dans le passage. En outre, le rivet borgne relativement court peut être introduit dans des conduits de guidage qui changent de direction suivant des petits rayons correspondants. D'autres caractéristiques et avantages de l'inven- tion ressortiront de la description qui va suivre donnée à titre d'exemple non limitatif et en regard des dessins anne- xés sur lesquels: - la figure la représente un mode de réalisation d'un ensemble de rivetage borgne selon l'invention, vu de côté et en partie en coupe; - la figure lb représente une variante de la tête de traction de l'ensemble de rivetage; - la figure 2 est une vue en perspective de l'en- semble de rivetage borgne de la figure 1; - la figure 3 représente l'ensemble de rivetage borgne de la figure I après mise en place du manchon du rivet; et - la figure 4 représente une variante à extrémité fermée de l'ensemble de rivetage borgne. L'ensemble de rivetage borgne métallique repré- senté sur la figure la est constitué par une partie de corps de rivet en forme de tube ou manchon 1 muni d'une collerette de tête 2 de rivet et par un mandrin 3 qui comporte une tête 4 de mise en place du rivet refoulée à une extrémité et une tête de traction 5 refoulée à l'autre extrémité; la tête de traction 5 a approximativement le même diamètre que la tête de mise en place du rivet. La tête de traction 5 a, en section axiale, la forme d'un arc ou, plus particulièrement, elle présente un profil semi-circulaire 5a. Le mandrin 3 est muni d'une zone de rupture prédéterminée ou étranglement 6, point o sa tige a une section transversale réduite. L'étranglement 6 est situé à l'intérieur du manchon 1 du rivet. Le rivet 1, 2 et le mandrin 3, 4, 5 sont tous deux fabriqués en métal, la matière du mandrin ayant une plus grande résistance que la matière du rivet. La tête de traction 5 sert à coopérer avec les moyens de traction d'un outil de pose (voir par exemple le brevet US 2 183 543). Comme on peut le voir, le mandrin 3 est refoulé à ses deux extrémités pour former la tête 4 de mise en pla- ce du rivet, qui présente également un profil semi-cylin- drique 4a, et la tête 5 qui sert de tête de traction. Tes extrémités refoulées 4 et 5 subissent toutes les deux une transition avec la tige du mandrin 3 au moyen d'une base annulaire plate 11 ou 7 normale à l'axe du mandrin et qui rejoint la tige du mandrin suivant un angle aigu. La base 7 forme ainsi une surface de contact particulièrement favora- ble pour l'application d'un outil de pose d'o elle ne peut pas glisser même si une force de traction considérable est appliquée. La distance entre la collerette 2 du rivet et la tête de traction 5 est ici approximativement égale à la longueur du rivet 1; ainsi, l'ensemble de rivetage borgne représenté sur la figure la,est, dans l'ensemble, considé- rablement plus court que les ensembles de rivetage borgnes usuels du commerce ci-dessus mentionnés munis de mandrins lisses du type clou, étant donné que le mandrin 3 ne fait pas saillie aussi loin au-delà de la collerette 2 du rivet comme il l'est habituellement. La tête de traction du mandrin de l'ensemble re- présenté à titre d'exemple a été représentée sur la figure la comme comportant une face d'extrémité 5a hémisphérique et une base annulaire plate 7. Le mandrin de l'ensemble selon l'invention peut comporter une tête de traction ayant d'autres formes arquées en coupe longitudinale, cette tête pouvant être en particulier conique ou tronconique, comme représenté sur la figure lb, ou pouvant être en partie pyramidale; dans tous les cas, elle est, de pré- férence, arrondie, au moins à son extrémité et on préfère qu'elle garde une base annulaire plate. Il n'est pas essen- tiel que la tête 4 de mise en place du rivet ait les mêmes dimensions ou la même configuration que la tête 5, la tête 4 remplissant une fonction différente et étant construite en tenant compte du rôle qu'elle doit jouer. Si le rivet 1 est à extrémité ouverte, la tête 4 de mise en place du rivet étant exposée et en appui contre l'extrémité arrière du rivet, comme représenté sur la figure la, il peut être considéré comme préférable de lui donner une forme sembla- ble à celle de la tête 5, avec une base annulaire plate 11 et une face d'extrémité ayant une forme arquée d'une maniè- re correspondante (par exemple incurvée ou à section dé- croissante) en section longitudinale. La tête 4 peut, dans le cas d'un ensemble de rivetage borgne du type à extrémité fermée, être entièrement enveloppée dans le métal du rivet situé à son extrémité arrière, comme représenté sur la figure 4; dans ce cas également, la tête de mise en place, tout en ayant également une forme arquée en section axiale, peut avoir un plus petit diamètre que la tête de traction. Dans les deux cas représentés sur les figures la et lb, par conséquent, les extrémités refoulées 4 et 5 du mandrin ont un profil dont la section transversale diminue progressivement à partir d'une base plate qui s'étend dans un plan normal à l'axe du mandrin. La figure 2 représente l'ensemble de rivetage bor- gne métallique de la figure la dans une vue en perspective. Cette vue montre clairement la base 7 qui s'étend radiale- ment par rapport au mandrin 3 et forme la surface d'appui plate pour un outil de pose. La figure 3 représente une vue en coupe longitu- dinale de l'ensemble de rivetage borgne après la pose du rivet. Dans ce mode de réalisation, le manchon 1 du rivet assemble entre eux deux éléments 9 et 10 du type plaque au moyen de la collerette 2 du rivet et de la tête opposée 8 qui est formée par élargissement du manchon du rivet au moyen de la tête 4 de mise en place du rivet de la manière connue. Dans ce procédé, la tête 4 de mise en place du ri- vet, grâce à sa base plate, est en partie entourée Bar la tête opposée 8 de sorte qu'elle ne peut pas tomber hors de cette dernière. A l'intérieur du manchon 1 du rivet, le mandrin 3 se termine au point o il s'est cassé au niveau de l'étranglement 6. - REVENDICATIONS 1. Ensemble de rivetage borgne comprenant un ri- vet ayant une partie de corps tubulaire (1) munie d'une col- lerette de tête (2) à une extrémité et un mandrin (3) ayant une tige munie d'un étranglement (6) de section transver- sale réduite au niveau duquel la tige se rompt sous une force de traction prédéterminée, le mandrin étant refoulé à ses deux extrémités dont l'une forme une tête (4) de mise en place de rivet tandis que l'autre (5) est une tête de traction agencée pour coopérer avec les moyens de traction d'un outil de mise en place de rivet, caractérisé en ce que la tête de traction (5) du mandrin (3) et la tête (4) de mise en place du rivet ont toutes deux une face d'extrémité (5a, 4a) en forme d'arc, vue en section axiale, et se ter- minent par une base annulaire plate (7) orientée vers la tige de mandrin, l'étranglement frangible (6) étant situé à l'intérieur de la partie de corps (1) du rivet. 2. Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce que les épaulements (11, 7) des têtes (5, 4) rejoi- gnent la tige de mandrin à des angles aigus. 3. Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce que les faces d'extrémité (5a, 4a) des têtes (5, 4) du mandrin (3) sont hémisphériques. 4. Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce que chacune des faces d'extrémité (5a, 4a) des têtes (5, 4) du mandrin (3) a la forme d'un tronc de cône ou d'une pyramide. 5. Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce que la tête de traction (5) du mandrin (3) est espa- cée de la collerette de tête (2) du rivet d'une distance qui correspond, au plus, approximativement à la longueur du rivet (1, 2). 6. Ensemble selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes, caractérisé, en outre, en ce que le rivet (1, 2) est à extrémité ouverte et en ce que la tête (4) de mise en place du mandrin (3) est en appui contre l'ex- trémité arrière du rivet. 7. Ensemble selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 6, caractérisé en ce que le rivet est fermé à son extrémité arrière (la) qui enveloppe la tête (4) de mise en place du mandrin.