Brevet FR2976637A1 — publié le 20121221

ELEMENT DE FIXATION ET SON PROCÉDÉ DE FABRICATION DOMAINE D'APPLICATION DE L'INVENTION La présente invention a trait au domaine des éléments de fixation tels les rivets et notamment aux adaptations permettant d'en améliorer les caractéristiques mécaniques. DESCRIPTION DE L'ART ANTÉRIEUR Il existe une pluralité de rivets et de procédés de fabrication dans l'art antérieur susceptibles de présenter les caractéristiques mécaniques souhaitées. Néanmoins, les critères de résistance à la fatigue et à l'arrachement auxquels doivent répondre les rivets sont de plus en plus exigeants. Or, si une solution pour répondre à ces critères réside dans l'augmentation des dimensions du rivet, une telle augmentation présente l'inconvénient de l'apparition de criques. DESCRIPTION DE L'INVENTION Partant de cet état de fait, la demanderesse a mené des recherches visant à apporter une solution aux critères les plus exigeants en ce qui concerne les critères de résistance à la fatigue et à l'arrachement d'une part, et à solutionner le problème technique de l'apparition des criques d'autre part. Ces recherches ont abouti à la conception d'un élément de fixation du type de celui présentant une tige dont une première extrémité est équipée d'une tête, la deuxième extrémité étant destinée à être déformée pour former un bouton constituant une surface d'appui venant en vis à vis de celle formée par la tête, ladite tige présentant un diamètre nominal. Cet élément de fixation est remarquable en ce qu'il est dimensionné de sorte que la longueur minimale de tige destinée à être déformée pour former le bouton ne soit pas inférieure à 1,25 fois le - 2 diamètre nominal de la tige. Cette caractéristique assure l'obtention d'un bouton et donc d'un élément de fixation présentant une bonne résistance à la fatigue. Selon une autre caractéristique particulièrement avantageuse de l'invention, le bouton obtenu après déformation de la tige présente une épaisseur maximale égale à 0,45 fois le diamètre nominal de la tige. Une telle épaisseur associée au diamètre ci-dessus défini permet d'obtenir un élément de fixation répondant aux critères de résistance à la fatigue et à l'arrachement. Selon une autre caractéristique particulièrement avantageuse de l'invention, le diamètre minimal du bouton obtenu après déformation de la tige est supérieur à 1,75 fois le diamètre nominal de ladite tige. Une autre caractéristique particulièrement avantageuse de l'élément de l'invention et participant aux objectifs, réside dans le choix du grain du matériau le constituant qui adopte une taille de 6 ou plus fin selon les critères définis par la norme ASTM E 112. L'invention concerne également le rivet présentant tout ou partie des caractéristiques ci-dessus décrites. En addition des caractéristiques dimensionnelles et de grain présentées par l'élément de fixation de l'invention, d'autres caractéristiques permettant d'obtenir un élément de fixation répondant aux critères et sans présenter le risque de crique réside dans le procédé de fabrication d'un tel élément. Ce procédé de fabrication se base notamment sur la sélection des caractéristiques du fil à partir duquel est forgé l'élément de fixation et des matériaux devant composer ledit fil, lequel fil suit un procédé comportant des étapes spécifiques d'écrouissage, puis l'élément obtenu suit une étape de trempe etc... Ce fil est un fil d'alliage d'aluminium qui, en addition du composé aluminium (Al) comprend des éléments - 3 - additionnels tels que : du Chrome symbolisé CR, du Cuivre symbolisé CU, du Fer symbolisé FE, du Magnésium symbolisé MG, du Manganèse symbolisé MN, du Silicium symbolisé SI, du Titane symbolisé TI, du Zinc symbolisé ZN , du Zirconium symbolisé ZR, etc.. Les proportions ci-dessous décrites sont des pourcentages minimal ou maximal des éléments seuls ou d'une combinaison d'éléments. Ainsi, selon une caractéristique particulièrement avantageuse, le procédé de fabrication de l'invention est remarquable en ce qu'il consiste à sélectionner pour le fil de métal à partir duquel est formé l'élément de fixation, un alliage d'aluminium dont les éléments additionnels adoptent les proportions suivantes mini maxi CR 0 0,04 CU 2 2,6 FE 0,011 0,14 2 0 MG 2,04 2,3 MV 0 0,05 SI 0,02 0,12 11 0,02 0,06 ZN 6,1 6,7 25 ZR 0,08 0,15 Selon une autre caractéristique particulièrement avantageuse, le procédé consiste à sélectionner pour le fil de métal à partir duquel est formé l'élément de 30 fixation, un alliage d'aluminium dont les éléments additionnels adoptent les proportions suivantes mini maxi CR 0,05 0,1 CU 2,6 3 35 FE 0,34 0,5 MG 0,33 0,5 - 4 MV 0,1 0,2 SI 0,32 0,8 11 0 0,01 ZN 0,1 0,17 FE-MN 0,47 0,68 TI-ZR 0,05 0,15 Selon une autre caractéristique particulièrement avantageuse, le procédé consiste à sélectionner pour le fil de métal à partir duquel est formé l'élément de fixation, un alliage d'aluminium dont les éléments additionnels adoptent les proportions suivantes : mini maxi CR 0 0,03 CU 3,5 4,5 FE 0,016 0,3 MG 0,43 0,65 MV 0,41 0,63 SI 0,21 0,4 11 0,005 0,08 ZN 0,002 0,04. Selon une autre caractéristique particulièrement avantageuse de l'invention, le procédé consiste à faire suivre au fil, une étape d'écrouissage dont le taux est supérieur à 30 %. L'état du fil fait l'objet également d'une sélection spécifique. Par exemple, selon une caractéristique particulièrement avantageuse, le procédé consiste à sélectionner un fil qui présente des inclusions (entailles isolées, abrasions, piqûres de corrosion, inclusions mineures isolées, replis, rayures non continues, marques d'outillage, bavures, etc... dont la profondeur est supérieure à 0,15 millimètres. De plus, le procédé consiste à sélectionner un fil dont la profondeur des défauts continus longitudinaux ne dépasse pas les 40 20 25 30 35 microns. Une autre caractéristique de ce procédé concerne l'étape de trempe. Selon un choix technologique, le procédé consiste à faire subir audit élément, une étape refroidissement où le temps de transfert des éléments de fixation d'un milieu où la température correspond à celle de la mise en solution à un milieu où la température est de 20 degrés Celcius est inférieur à 5 secondes. Enfin, selon une autre caractéristique, le procédé consiste à faire subir audit élément, une étape de trempe où la variation de température lors de la trempe d'un même lot d'éléments ne dépasse pas les 5 degrés Celcius. Un rivet présentant une association de ces caractéristiques dans son procédé de fabrication permet non seulement de répondre aux critères de résistance à la fatigue et à l'arrachement mais également d'éviter la présence de criques. Les concepts fondamentaux de l'invention venant d'être exposés ci-dessus dans leur forme la plus élémentaire, d'autres détails et caractéristiques ressortiront plus clairement à la lecture de la description qui suit et en regard des dessins annexés, donnant à titre d'exemple non limitatif, un mode de réalisation d'un élément de fixation conforme à l'invention. BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS La figure 1 est un dessin schématique d'une vue en coupe d'un mode de réalisation de rivet conforme à l'invention installé dans un orifice traversant deux pièces à assembler; La figure 2 illustre l'assemblage réalisé à partir du mode de réalisation de la figure 1. DESCRIPTION DES MODES DE RÉALISATION PRÉFÉRÉS Tel qu'illustré sur le dessin de la figure 1, le rivet R est installé dans un trou T traversant deux plaques P1 et P2 à assembler. Ce rivet R présente une tige - 5 - 6 - 100 dont une première extrémité est équipée d'une tête 200, la deuxième extrémité étant destinée à être déformée pour former un bouton 300 (cf figure 2) constituant une surface d'appui venant en vis à vis de celle formée par la tête 200, ladite tige présentant un diamètre nominal D. Comme illustré avant déformation, une partie de la tige 100 du rivet R se projette hors du trou T. Conformément à l'invention, afin de remplir les critères de résistance à la fatigue et à l'arrachement, le rivet R est dimensionné de sorte que la longueur minimale L de tige destinée à être déformée pour former le bouton 300, c'est à dire la longueur minimale de tige saillant hors du trou T égale 1,25 fois le diamètre nominal D de la tige 100. Selon une autre caractéristique particulièrement avantageuse de l'invention, le bouton 300 obtenu après déformation de la tige 100 présente une épaisseur e maximale égale à 0,45 fois le diamètre nominal D de la tige. Enfin, le diamètre minimal d du bouton 300, obtenu 20 après déformation, est supérieur à 1,75 fois le diamètre nominal D. On comprend que l'élément de fixation et le procédé, qui viennent d'être ci-dessus décrits et représentés, l'ont été en vue d'une divulgation plutôt que d'une 25 limitation. Bien entendu, divers aménagements, modifications et améliorations pourront être apportés à l'exemple ci-dessus, sans pour autant sortir du cadre de l'invention. 30 10 15 35 REVENDICATIONS1. Elément de fixation (R) du type de celui présentant une tige (100) dont une première extrémité est équipée d'une tête (200), la deuxième extrémité étant destinée à être déformée pour former un bouton (300) constituant une surface d'appui venant en vis à vis de celle formée par la tête (200), ladite tige (100) présentant un diamètre nominal (D), CARACTERISE PAR LE FAIT QU'il est dimensionné de sorte que la longueur (L) minimale de tige (100) destinée à être déformée pour former le bouton (300) n'est pas inférieure à 1,25 fois le diamètre nominal (D) de la tige (100). 2. Elément (R) selon la revendication 1, CARACTERISE PAR LE FAIT QU'il est dimensionné de sorte que le bouton (300) obtenu après déformation de la tige (100) présente une épaisseur (e) maximale égale à 0,45 fois le diamètre nominal (D) de la tige (100). 3. Elément (R) selon la revendication 1, CARACTERISE PAR LE FAIT QU'il est dimensionné de sorte que le diamètre (d) minimal du bouton (300) obtenu après déformation de la tige (100) est supérieur à 1,75 fois le diamètre nominal (D) de la tige (100). 4. Elément (R) selon la revendication 1, CARACTERISE PAR LE FAIT QUE le choix du grain du matériau le constituant, adopte une taille de 6 ou plus fin selon les critères définis par la norme ASTM E 112. 5. Elément (R) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, CARACTERISE PAR LE FAIT QU'il est constitué par un rivet. 6. Procédé de fabrication d'un élément de fixation (R) selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, CARACTÉRISÉ EN CE QU'il consiste à sélectionner pour le fil de métal à partir duquel est formé l'élément (R), un alliage d'aluminium dont les éléments additionnels adoptent les proportions suivantes : mini maxi-8- CR 0 0,04 CU 2 2,6 FE 0,011 0,14 MG 2,04 2,3 MV 0 0,05 SI 0,02 0,12 Tl 0,02 0,06 ZN 6,1 6,7 ZR 0,08 0,15 7. Procédé de fabrication d'un élément de fixation (R) selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, CARACTÉRISÉ EN CE QU'il consiste à sélectionner pour le fil de métal à partir duquel est formé l'élément (R), un alliage d'aluminium dont les éléments additionnels adoptent les proportions suivantes : mini maxi 0,1 3 0,5 0,5 0,2 0,8 0,01 ZN 0,1 0,17 FE-MN 0,47 0,68 TI-ZR 0,05 0,15 8. Procédé de fabrication d'un élément de fixation (R) selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, CARACTÉRISÉ EN CE QU'il consiste à sélectionner pour le fil de métal à partir duquel est formé l'élément (R), un alliage d'aluminium dont les éléments additionnels adoptent les proportions suivantes : mini maxi CR 0,05 2 0 CU 2,6 FE 0,34 MG 0,33 MV 0,1 2 5 SI 0,32 Tl 0 30 35 5 10 15 25 30 35- 9 - CR 0 0,03 CU 3,5 4,5 FE 0,016 0,3 MG 0,43 0,65 MV 0,41 0,63 SI 0,21 0,4 Tl 0,005 0,08 ZN 0,002 0,04 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, CARACTÉRISÉ EN CE QU'il consiste à faire réaliser audit fil une étape d'écrouissage dont le taux est supérieur à 30 %. 10. Procédé selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, CARACTÉRISÉ EN CE QU'il consiste à sélectionner un fil qui ne présente pas des inclusions (entailles isolées, abrasions, piqûres de corrosion, inclusions mineures isolées, replis, rayures non continues, marques d'outillage, bavures , etc... de profondeur supérieure à 0,15 millimètres. 11. Procédé selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, CARACTÉRISÉ EN CE QU'il consiste à sélectionner un fil dont la profondeur des défauts continus longitudinaux ne dépasse pas les 40 microns. 12. Procédé selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, CARACTÉRISÉ EN CE QU'il consiste à faire subir audit élément (R), une étape refroidissement où le temps de transfert des éléments de fixation d'un milieu où la température correspond à celle de la mise en solution à un milieu où la température est de 20 degrés Celcius est inférieur à 5 secondes. 13. Procédé selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, CARACTÉRISÉ EN CE QU'il consiste à faire subir audit élément (R), une étape de trempe où la variation de température lors de la trempe d'un même lot d'éléments (R) ne dépasse pas les 5 degrés Celcius.