Brevet FR3027241A1 — publié le 20160422

DOMAINE DE L'INVENTION L'invention concerne un procédé de pose de rivets. ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE Un rivet est un composant de fixation comportant, une fois posé sur une pièce, deux têtes élargies reliées par un fût. Le fût passe alors dans un trou traversant la pièce de part en part. Le terme 'une pièce' désigne ici de manière large soit une pièce seule, soit un ensemble de pièces. Par ailleurs, dans un souci de simplification le terme pièce désigne le plus souvent, par la suite, seulement la partie de la pièce située au voisinage immédiat du rivet. Pour que le rivet remplisse efficacement sa fonction de maintien de la pièce, les têtes du rivet sont normalement en appui sur les faces opposées de la pièce et ainsi, le fût est soumis à une traction ou tension axiale entre ses extrémités. Le rivet est ainsi soumis à une tension permanente. Il est donc le siège de contraintes permanentes ; ces contraintes peuvent être appelées précontrainte dans la mesure où elles résultent du procédé de rivetage ou de pose de rivet lui-même. Avant la pose, le rivet ne comporte qu'une tête, formée à l'extrémité du fût. L'opération de rivetage ou de pose du rivet consiste à déformer l'extrémité du fût opposée à la tête de manière à former la deuxième tête. Pour permettre cette opération, le rivet - et la partie de pièce 25 située à proximité du rivet - sont soumis à une forte compression suivant la direction axiale du fût, qui est également la direction perpendiculaire à la surface de la pièce. Sous l'effet de cette compression, la pièce se comprime suivant la direction de l'épaisseur au voisinage du rivet ; son épaisseur diminue (momentanément). Simultanément, le fût du rivet est 30 déformé pour former la deuxième tête. Suite à cette déformation, la longueur du fût après déformation est égale à l'épaisseur réduite de la pièce pendant la phase de compression : Cette longueur est inférieure à l'épaisseur de la pièce lorsque celle-ci n'est pas comprimée (dite 'épaisseur normale'). A l'issue de cette opération, on arrête d'appliquer une force de compression au rivet et à la pièce. La pièce reprend sensiblement son épaisseur normale. Par suite, le rivet est mis en tension, et la précontrainte apparaît au sein de celui-ci. Actuellement, la précontrainte à laquelle sont soumis les rivets est relativement mal maîtrisée. Par conséquent, la durée de vie des rivets n'est pas optimisée. PRESENTATION DE L'INVENTION Un premier objectif de l'invention est de proposer un procédé de pose de rivet permettant de maîtriser la précontrainte à laquelle est soumis le rivet une fois posé. Un deuxième objectif de l'invention est de proposer un procédé de pose de rivet, permettant d'accroître ou au contraire de diminuer la durée 15 de vie des rivets posés. Ces objectifs sont atteints par procédé de pose de rivet sur une pièce, se caractérisant en ce qu'au moment de la pose du rivet, la partie de pièce prévue pour accueillir le rivet est portée à une température supérieure d'au moins 20°C, ou inférieure d'au moins 20°C, par rapport à 20 la température du rivet. Supposons dans un premier temps que la pièce soit portée à une température supérieure d'au moins 20°C par rapport au rivet. Supposons par exemple que le rivet est conservé à la température ambiante, alors que la pièce est chauffée et portée à une température supérieure d'au 25 moins 20°C par rapport à la température ambiante. La pièce présente alors une épaisseur plus grande que celle qu'elle aurait si elle était comme le rivet à la température ambiante. Le rivet est posé dans ces conditions. La longueur du fût du rivet, à l'issue de l'opération de pose, est 30 fonction de l'épaisseur de la pièce au moment de la pose. Pour cette raison, lorsque la pièce est chauffée, le rivet adopte une longueur de fût légèrement supérieure à celle qu'il aurait eue si la pièce n'avait pas été chauffée. Du fait de cette longueur de fût légèrement accrue, lorsque la pièce 35 revient à température ambiante, la tension ou précontrainte du rivet est 3 0 2 72 4 1 3 inférieure à la précontrainte que celui-ci aurait subi si la pièce n'avait pas été ainsi chauffée au moment de la pose du rivet. Le même résultat peut être atteint, non pas en chauffant la pièce, mais en refroidissant le rivet : Le rivet est posé dans un état contracté en 5 raison de sa faible température. Lorsqu'il se réchauffe pour revenir à la température ambiante, son fût se rallonge et par suite, la précontrainte qu'il subit diminue. Les deux opérations peuvent éventuellement être combinées : la pièce peut être chauffée, alors que le rivet est refroidi. 10 Plus la température de la pièce est élevée par rapport à celle du rivet lors de la pose du rivet, plus l'effet de réduction de la précontrainte du rivet est important. Le raisonnement précédent reste applicable quelle que soit la valeur de la température ambiante pendant la pose du rivet. Inversement dans certains cas, il peut être souhaitable au contraire d'augmenter la précontrainte que subit le rivet. Cela peut arriver notamment pour des rivets dont on veut qu'ils se rompent lorsque la température de la pièce dépasse une valeur prédéterminée, soit ponctuellement soit pendant un certain nombre de cycles thermiques ou autre. Pour augmenter cette précontrainte, il convient qu'au moment de la pose, la pièce soit portée à une température inférieure d'au moins 20°C par rapport à la température du rivet. Les raisonnements précédents sont alors inversés. Par suite, au lieu de diminuer la précontrainte, le fait de créer l'écart de température précédent entre le rivet et la pièce conduit au contraire à augmenter la contrainte subie par le rivet. BREVE DESCRIPTION DES DESSINS L'invention sera bien comprise et ses avantages apparaîtront mieux à la lecture de la description détaillée qui suit, de modes de réalisation représentés à titre d'exemples non limitatifs. La description se réfère aux dessins annexés, sur lesquels : - la figure 1 est une coupe axiale d'un rivet monté dans une pièce, et respectivement du rivet seul et de la pièce seule. - la figure 2 est une vue schématique montrant les variations de l'écart entre la longueur du fût du rivet et l'épaisseur de la pièce, ainsi que celles de la contrainte et de la tension subies par le rivet, en fonction de la température ambiante, dans le cas où le coefficient de dilatation thermique suivant la direction de l'épaisseur de la pièce est supérieur à celui du rivet ; et - la figure 3 est une vue schématique montrant les variations de l'écart entre la longueur du fût du rivet et l'épaisseur de la pièce, ainsi que celles de la contrainte et de la tension subies par le rivet, en fonction de la température ambiante, dans le cas où le coefficient de dilatation thermique suivant la direction de l'épaisseur de la pièce est inférieur à celui du rivet. DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION La partie gauche de la figure 1 représente un rivet 10 posé sur une pièce 20. Le rivet 10 comporte un fût 12 de longueur d, reliant deux têtes 14. L'épaisseur e de la pièce à l'endroit du rivet 10, c'est-à-dire entre les têtes 14 est égale à la longueur d. Les parties centrale et de droite de la figure 1 représentent respectivement le rivet 10 et la pièce 20, séparés l'un de l'autre. En l'absence d'interaction avec la pièce 20, le rivet 10 se contracte : son fût adopte alors une longueur `sans contrainte' dO inférieure à d. Inversement, dans ces mêmes conditions la pièce 20 se dilate localement ; son épaisseur `sans contrainte' prend une valeur e0 supérieure à la valeur e. Le procédé peut être mis en oeuvre de la manière suivante. Il n'y a pas d'exigence concernant la température de stockage des rivets avant la pose. Le stockage désigne ici la conservation du rivet pendant une durée relativement longue avant la pose du rivet, c'est-à-dire une durée généralement d'au moins plusieurs jours (parfois plusieurs semaines ou plusieurs mois), pendant laquelle le rivet est conservé et entreposé sans être utilisé. En général, avant d'être posé le rivet est stocké à température ambiante. Il peut cependant être stocké à d'autres températures, par 35 exemple à basse température pour lui conférer certaines propriétés 3 0 2 72 4 1 5 métallurgiques. Ce peut être le cas par exemple de rivets en aluminium ou en alliage d'aluminium. L'invention concerne des rivets en aluminium ou alliage d'aluminium mais également des rivets formés en tout autre matériau, notamment des 5 rivets qui ne sont pas en aluminium ou en alliage d'aluminium. L'invention est applicable indépendamment de la structure microscopique du rivet. Par exemple, elle peut être mise en oeuvre même dans le cas d'un rivet ne changeant pas de structure métallique lorsqu'il revient à la température ambiante après l'opération de pose. 10 La pièce peut être en tout matériau. Par exemple, elle peut être formée d'un matériau composite comprenant une résine et des fibres. Comme indiqué précédemment, une caractéristique essentielle de l'invention est qu'une différence de température suffisante existe lors de la 15 pose du rivet entre la partie de pièce prévue pour accueillir le rivet et celui-ci. Pour assurer cette différence de température, on peut chauffer ou refroidir le rivet et/ou la pièce. On utilise dans ce but des moyens de chauffage (four, étuve, etc.) et/ou de réfrigération (congélateur,etc.). 20 Par exemple, dans un mode de mise en oeuvre, juste avant la pose du rivet, la partie de pièce prévue pour accueillir le rivet est chauffée par des moyens de chauffage à une température supérieure d'au moins 20°C par rapport à la température du rivet. 25 Le choix de chauffer et/ou de refroidir la pièce et/ou le rivet peut être fait sur la base de considérations pratiques, à savoir selon qu'il est plus facile de chauffer ou de refroidir l'un ou l'autre, et en fonction de l'effet recherché : si l'on souhaite réduire la précontrainte dans le rivet, il convient de prévoir un écart de température positif entre la pièce et le 30 rivet (Tpièce > Trivet , OÙ Tpièce représente la température de la pièce, et Trivet la température du rivet), lors de l'opération de pose du rivet ; si inversement on souhaite augmenter la précontrainte dans le rivet, il convient de prévoir un écart de température négatif entre la pièce et le rivet (l-pièce La différence de température à prévoir est déterminée d'après les considérations suivantes. Les figures 2 et 3 présentent les courbes de variation de l'écart A entre la longueur dO du fût du rivet sans contrainte et l'épaisseur e0 de la pièce sans contrainte, en fonction de la température extérieure T, sur un rivet posé sur une pièce. Par définition, on a donc : A = e0 - dO Les figures 2 et 3 correspondent aux cas où le coefficient de dilatation thermique de la pièce suivant la direction de son épaisseur est supérieur, et respectivement inférieur, à celui du rivet. Chacune de ces figures comporte trois courbes A, B, C. La courbe A correspond à une pose du rivet dite 'normale', c'est-à-dire durant laquelle le rivet et la pièce sont à la même température lors de la pose du rivet. Les courbes B et C correspondent à des poses de rivet suivant le procédé de l'invention, dans des cas où la pièce est portée à une température supérieure d'au moins 20°C (courbe B), ou inférieure d'au moins 20°C (courbe C), par rapport à la température du rivet. Les températures Tmini et Tmaxi indiquées en abscisse sont les températures minimale et maximale auxquelles est exposée la pièce. Dans le cas de la figure 2 (cas où le coefficient de dilatation thermique de la pièce est supérieur à celui du rivet), l'écart de longueur A entre la pièce et le rivet augmente avec la température, du fait que celle-ci se dilate plus vite que le rivet (son épaisseur augmente plus vite que la longueur du rivet). Inversement, dans le cas de la figure 3, l'écart de longueur A 25 décroît avec la température. Dans un cas comme dans l'autre, la contrainte et la tension subies par le rivet varient dans le même sens que l'écart de longueur A. La contrainte subie par le rivet varie d'une valeur ail (i=A,B,C), atteinte pour la température Tmini, à une contrainte 012 (i=A,B,C), 30 atteinte pour la température Tmaxi. Dans le cas de la figure 2, ail est inférieur à ai2, alors qu'inversement dans le cas de la figure 3 ail est supérieur à ai2. Quelle que soit la température, il est souhaitable que l'écart de longueur A conserve une valeur minimale, et que la contrainte a soit 35 supérieure à une valeur minimale ainf correspondante. 3 0 2 72 4 1 7 De même, il est souhaitable que la contrainte a n'excède pas une valeur maximale asup, au-dessus de laquelle on considère que la température fait décroître la durée de vie du rivet. La pose 'normale' d'un rivet suivant les règles de l'art est réalisée 5 naturellement en principe de telle sorte que quelle que soit la température, le rivet reste en tension avec une contrainte a supérieure à la contrainte ainf. C'est ce qui est représenté pour les courbes A, pour laquelle aA1 comme aA2 sont supérieurs à ainf. 10 Cas où l'on souhaite réduire la précontrainte dans le rivet On constate cependant que pour les courbes A, sur la figure 2 comme sur la figure 3, lorsque la température s'approche de Tmaxi (Fig.2) ou de Tmini (Fig.3), la contrainte aA2 (Fig.2) ou respectivement aA1 15 (Fig.3) dans le rivet dépasse asup. Si l'on considère que cette situation n'est pas souhaitable (puisque la contrainte peut excéder asup alors même la température varie dans une plage de température normale prévue pour la pièce), le procédé selon l'invention permet de remédier à ce problème. Il convient alors de porter 20 la température de la pièce à une valeur supérieure (et non inférieure) de plus de 20°C à celle du rivet (par exemple 40°C ou davantage), lors de la pose du rivet. Cette disposition permet en effet de réduire la précontrainte subie par le rivet une fois posé. L'effet de la mise en oeuvre du procédé selon l'invention est donc que l'état du couple pièce/rivet en fonction de la température n'est plus représenté par les courbes A, mais par les courbes B. Pour ces courbes, l'écart de longueur A entre le rivet et la pièce, ainsi que la tension et la contrainte subies par le rivet sont plus faibles que 30 pour les courbes A. Avantageusement, la contrainte subie par le rivet est diminuée à toutes températures. Grâce à ce procédé, la contrainte à haute température peut être rendue inférieure à asup, ce qui permet avantageusement d'accroître la durée de vie du rivet. 35 L'écart de température que l'on aménage conformément à l'invention entre la pièce et le rivet est déterminé naturellement de telle sorte que même à basse température (Fig.2) ou à haute température (Fig3), la contrainte subie par le rivet reste supérieure à ainf. Une méthode empirique pour s'assurer que ce résultat est bien atteint consiste après la pose du rivet à porter l'assemblage rivet/pièce à la température Tmini (Fig.2), ou respectivement Tmaxi (Fig.3), à mesurer la force axiale de tension appliquée par le rivet sur la pièce, et à s'assurer que la contrainte subie par le rivet est supérieure à la valeur minimale requise, à savoir ainf. De plus, de préférence, après la pose du rivet, on porte également l'assemblage rivet/pièce à la température Tmaxi (Fig.2), ou respectivement Tmini (Fig.3), et l'on mesure la force axiale de tension appliquée par le rivet sur la pièce. On s'assure alors que la contrainte subie par le rivet est bien inférieure à la valeur maximale sous laquelle il est préférable qu'il soit exploité, à savoir asup. Cas où l'on souhaite augmenter la précontrainte dans le rivet Inversement, l'invention peut être mise en oeuvre lorsque la contrainte dans le rivet reste inférieure à une contrainte choisie (par exemple asup dans les figures 2 et 3), alors que l'on souhaite au contraire qu'elle excède cette valeur lorsque la pièce atteint une certaine plage de température. Pour atteindre cet objectif, on met en oeuvre le procédé selon l'invention en portant la température de la pièce à une valeur inférieure (et non supérieure) de plus de 20°C à celle du rivet (par exemple 40°C ou 25 davantage), lors de la pose du rivet. L'effet sur le couple pièce/rivet est inverse à celui constaté dans le cas précédent. Le procédé selon l'invention conduit alors à augmenter la précontrainte permanente subie par le rivet. Les courbes représentatives du fonctionnement du couple pièce/rivet sont donc les courbes C, et non 30 les courbes A. L'ajout d'une précontrainte additionnelle dans le rivet permet que dans la plage de température dans laquelle le rivet subit les contraintes les plus fortes, la contrainte qu'il subit dépasse la contrainte asup, comme cela était souhaité. 35 Ce résultat peut aisément être vérifié en portant l'ensemble pièce/rivet à haute température (Fig.2) ou à basse température (Fig.3) et en mesurant la force de tension, et donc la contrainte, subie par le rivet, et en vérifiant que celle-ci dépasse bien la valeur Crsup que l'on souhaitait dépasser, pour cette plage de température. Quoique la présente invention ait été décrite en se référant à des exemples de réalisation spécifiques, il est évident que des différentes modifications et changements peuvent être effectués sur ces exemples sans sortir de la portée générale de l'invention telle que définie par les revendications. En outre, des caractéristiques individuelles des différents modes de réalisation évoqués peuvent être combinées dans des modes de réalisation additionnels. Par conséquent, la description et les dessins doivent être considérés dans un sens illustratif plutôt que restrictif. REVENDICATIONS1. Procédé de pose de rivet (10) sur une pièce (20) se caractérisant en ce qu'au moment de la pose du rivet, la partie de pièce prévue pour accueillir le rivet est portée à une température supérieure d'au moins 20°C, ou inférieure d'au moins 20°C, par rapport à la température du rivet. 2. Procédé de pose suivant la revendication 1, dans lequel avant 10 d'être posé, le rivet est stocké à température ambiante. 3. Procédé de pose suivant la revendication 1, dans lequel juste avant la pose du rivet, ladite partie de pièce est chauffée par des moyens de chauffage à ladite température supérieure d'au moins 20°C par rapport 15 à la température du rivet.