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WO 2008/142311 PCT/FR2008/050511
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PROCÉDÉ DE FABRICATION D'UN RIVET ET RIVET OBTENU SELON CE
PROCÉDÉ
DOMAINE D'APPLICATION DE L'INVENTION
L'invention concerne la fabrication des rivets et
notamment les adaptations permettant de simplifier les
procédés de fabrication tout en optimisant les
caractéristiques techniques de ces derniers.
DESCRIPTION DE L'ART ANTÉRIEUR
Il existe dans l'art antérieur des rivets semi
tubulaires du type de ceux comprenant une tête préformée
et une tige dotée d'un perçage axial pour former une
partie tubulaire à l'opposé de la tête préformée.
Ces rivets ont pour avantage d'être particulièrement
adaptés pour réaliser l'assemblage de pièces en matériaux
tendres ou fragiles notamment les matériaux synthétiques
tels les matériaux composites.
Un de ces rivets décrits dans le brevet n FR 2587421
présente pour spécificité d'être ménagé d'une gorge
périphérique sur la surface externe de la tige au niveau
de la partie tubulaire de celle-ci. Une surface
d'accostage est préservée sur ladite surface externe à
l'extrémité de la tige. Cette gorge périphérique évite
ainsi le contact de cette partie du rivet avec les rebords
du trou ménagé dans la pièce à assembler, contact
susceptible d'endommager ladite pièce.
Ce rivet présente néanmoins pour inconvénient de
requérir un usinage de sa surface extérieure pour ménager
ladite gorge périphérique et pour créer ladite surface
d'accostage.
Cette opération d'usinage augmente le coût de
fabrication du rivet tout en modifiant ses caractéristiques
techniques. En effet, alors que le rivet est préformé par
une technique de frappe à froid la réalisation d'une telle
gorge est mise en aeuvre par usinage qui a pour effet de
casser les fibres du métal ce qui peut contribuer à une
mauvaise tenue en fatigue du rivet.
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DESCRIPTION DE L'INVENTION
Partant de cet état de fait, les demandeurs ont mené
des recherches visant à diminuer le coût de fabrication de
ces rivets tout en optimisant ses qualités techniques.
Ces recherches ont abouti à la conception d'un
procédé de fabrication de rivet particulièrement
avantageux résolvant les problèmes de l'art antérieur.
Ce procédé de fabrication d'un rivet est du type de
celui comprenant par déformation du matériau d'un tronçon
métallique sensiblement cylindrique, les opérations de
préformation d'une tête fraisée à l'extrémité d'une tige
et est remarquable en ce qu'il consiste à réaliser par
déformation du matériau (frappe à froid) les opérations
suivantes .
- création d'une partie de diamètre inférieur à partir de
l'extrémité libre,
- création d'une âme creuse sensiblement cylindrique pour
former une partie tubulaire,
- préformation en tronc de cône de l'âme creuse,
- préformation en tronc de cône de la surface externe de
moindre diamètre.
En proposant un mode de réalisation ne nécessitant
pas une opération d'usinage pour cette partie du rivet,
les demandeurs ont conçu un procédé diminuant les coûts de
fabrication du rivet. En outre, un tel procédé reste dans
la continuité des opérations de frappe à froid participant
à la fabrication du rivet et précédant les opérations de
réalisation de la gorge et du tube.
Cette caractéristique est particulièrement
avantageuse en ce qu'elle garantit le fibrage de la
matière et améliore l'état métallurgique du rivet. Ce
procédé permet en outre d'affiner la taille des grains.
Un effet technique non négligeable de ce procédé
réside dans la pré-orientation des fibres du métal ce qui
favorise la déformation du rivet lors de sa pose.
La fixation ou le rivet sont envisagés dans une pluralité -
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de matériaux tels le titane, T40, le titane au colombium,
acier, inox, etc...
Le procédé est en outre remarquable en ce qu'il
consiste à adoucir le matériau utilisé par traitement
thermique. Les métaux durs utilisés subissent ainsi une
opération d'adoucissement.
Selon une autre caractéristique particulièrement
avantageuse, le procédé consiste à préformer d'une surface
cylindrique la grande base du tronc de cône formé
extérieurement. Ainsi, des surfaces d'accostage sont
susceptibles d'être créées également par déformation
plastique.
L'utilisation d'un tel procédé de réalisation a
requis une modification de la géométrie de ce rivet.
Selon une caractéristique particulièrement
avantageuse, ce rivet est remarquable en ce qu'il est
constitué d'au moins trois parties .
- une tête tronconique liée par sa petite base à la tige,
- une première partie cylindrique de tige de diamètre
correspondant à la petite base de la tête,
- une partie tronconique de tige dont la petite base de
diamètre inférieur au diamètre, est liée à la première
partie cylindrique et dont la grande base adopte le même
diamètre que la première partie cylindrique.
Selon une autre caractéristique, le rivet comporte
une quatrième partie, à savoir une deuxième partie
cylindrique de tige de même diamètre que la première
partie cylindrique.
Bien entendu, l'invention concerne également le
procédé consistant à suivre les opérations nécessaires
pour réaliser un rivet tel que décrit ci-dessus.
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,
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donnant à titre d'exemple non limitatif, un mode de
réalisation d'un procédé de fabrication de rivet et d'un
rivet conformes à l'invention.
BREVE DESCRIPTION DES DESSINS
La figure 1 est une vue en coupe d'un mode de
réalisation d'un tronçon métallique correspondant à un
rivet en cours de réalisation,
Les figures 2a, 2b, 2c illustrent les étapes de la
déformation du tronçon métallique de la figure 1 à des
fins de réalisation d'un mode de réalisation d'un rivet
conforme à l'invention,
La figure 3 est une vue en coupe d'un mode de
réalisation d'un rivet conforme à l'invention,
Les figures 4a, 4b et 4c, illustrent les étapes de la
pose du rivet de l'invention.
DESCRIPTION DES MODES DE RÉALISATION PRÉFÉRÉS
Tel qu'illustré sur le dessin de la figure 1, le
procédé de l'invention est du type de celui comprenant
préalablement la réalisation par déformation plastique du
matériau c'est à dire par forgeage à partir d'un tronçon
métallique sensiblement cylindrique, la préformation d'une
tête fraisée 100 à l'extrémité d'une tige 200 apparaissant
en traits interrompus courts.
Le procédé de l'invention est remarquable en ce qu'il
consiste toujours par déformation du matériau (frappe à
froid) à créer une partie 210 de tige de diamètre
inférieur à partir de l'extrémité libre.
En outre, le procédé assure la création d'une âme
creuse 220 sensiblement cylindrique pour former une partie
tubulaire. La pièce P obtenue est celle illustrée en
traits forts sur le dessin de la figure 1.
Cette pièce P est placée dans une matrice M qui
associée à un "poinçon" assure les opérations suivantes
- préformation en tronc de cône de l'âme creuse,
- préformation en tronc de cône de la surface externe de
moindre diamètre.
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Cette matrice M comporte un logement cylindrique dont
une extrémité est fraisée pour que la tête de la pièce P
puisse s'y loger. Une fois en place la pièce P est
maintenue en position et un poinçon 0 à extrémité conique
vient pénétrer dans l'âme creuse 220 comme illustré par la
figure 2b. Dans ce mouvement, les bords du tube formant
cette extrémité de la pièce P s'écartent pour reprendre la
forme conique du poinçon jusqu'à ce que la surface
extérieure dudit tube vienne en contact avec la surface du
logement de la matrice M comme illustré en figure 2c. La
surface extérieure prend également, la forme d'un tronc de
cône. Le mouvement est poursuivi jusqu'à ce qu'une surface
cylindrique d'accostage à l'extrémité de la surface
extérieure de la tige soit créée.
Le rivet R ainsi obtenu est illustré par le dessin de
la figure 3. Il comprend une tête fraisée 100' et une tige
200' composée d'une partie pleine 210' située sous la tête
préformée 100' et d'une partie semi tubulaire 220' située
à l'opposé de la tête.
Comme illustrée la partie semi tubulaire 220' est
dotée d'un trou axial 221' de forme conique s'évasant vers
l'extrémité opposée à la tête préformée et débouchant à
cette extrémité. L'angle a de conicité est compris entre
10 et 30 degrés. Selon un mode de réalisation préféré,
l'angle a est égal à 20 degrés.
Comme illustré, le fond 222' du trou adopte la forme
d'une calotte sphérique et le trou 221' s'étend sur un peu
plus de la moitié de la longueur de la tige 200' .
Au niveau de la partie tubulaire 220', la surface
externe de la tige adopte une forme tronconique 223' dont
l'angle R est compris entre 10 et 30 degrés. Selon un
mode de réalisation préféré, l'angle est égal à 20 degrés.
Ainsi, selon un mode de réalisation préféré, la tige 200'
est préformée intérieurement et extérieurement au niveau
de sa partie tubulaire selon un même angle de cône. Le
sommet 224' du tronc de cône 223' prend naissance sous la
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partie pleine de tige 210' et adopte un diamètre inférieur
à ladite tige. La base 225' du cône vient elle reprendre
le diamètre de ladite partie pleine 210' de tige.
La correspondance entre le sommet 224' du cône
extérieur avec celui 222' du cône intérieur 221' permet de
créer une zone de matière de moindre épaisseur prédisposée
à la déformation nécessaire pour la pose. Elle permet en
outre de former un volume en retrait évitant que la
déformation de la partie tubulaire du rivet ait pour
conséquence, un appui sur les surfaces non prévues à cet
effet de la pièce à fixer. La présence de ce volume en
retrait permet en outre d'assembler des épaisseurs de
matériau variable.
En fait, le mode de réalisation illustré de rivet
présente extérieurement quatre parties principales :
- une tête tronconique A liée par sa petite base à la
tige,
- une première partie cylindrique B de tige de diamètre
correspondant à la petite base de la tête,
- une partie tronconique C de tige dont la petite base est
liée à la première partie cylindrique et dont la grande
base adopte le même diamètre que la première partie
cylindrique,
- une deuxième partie cylindrique D de tige de même
diamètre que la première partie cylindrique B.
Cette deuxième partie n'est pas obligatoire et un
mode de réalisation non illustré du rivet R est en trois
partie sans partie cylindrique finale.
Cette figure 3 illustre également l'orientation des
fibres du métal. Il apparaît clairement que l'utilisation
d'un procédé de forgeage pour l'ensemble des opérations de
réalisation du rivet R permet d'obtenir un rivet dont les
fibres ne sont pas endommagées et sont pré-orientées pour
la déformation nécessaire à la pose dudit rivet R.
Selon une caractéristique non illustrée, l'épaisseur
du tube est constante de l'extrémité liée à la partie
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pleine à l'extrémité ouverte de la tige.
Les figures 4a, 4b et 4c illustrent la pose du rivet
de l'invention.
Cette pose est réalisée à des fins de fixation de
deux pièces 300 et 400 de matériau composite. Ces pièces
300 et 400 sont percées d'un trou 500 dont l'alésage
correspond au diamètre externe de la tige de rivet avec un
faible jeu, des fraisures coniques identiques 510 et 520
sont réalisées sur les deux cotés des pièces 300 et 400
correspondant aux extrémités débouchantes du trou 500.
Le rivetage s'effectue au moyen de deux bouterolles
600 et 700 telles que schématiquement représentées sur ces
figures 4a, 4b et 4c, l'une 600 jouant le rôle de contre
appui du côté de la tête l'autre 700 étant soumise à une
pression pour former la seconde tête et réaliser le
rivetage.
Comme illustré sur le dessin de la figure 4b, le
rivet R se déforme d'abord sans accostage puis la surface
correspondant à l'extrémité du rivet R ou la surface
d'accostage vient s'appliquer sur la fraisure 520 comme
illustré sur le dessin de la figure 4c. Comme illustré et
conformément aux caractéristiques recherchées pour un tel
rivet, la présence d'une forme en retrait sur la surface
extérieure du rivet entraîne un pliage de son extrémité
sans contact avec l'arête de liaison entre la fraisure 520
et le trou 500.
On comprend que le procédé et le rivet, qui viennent
d'être ci-dessus décrits et représentés, l'ont été en vue
d'une divulgation plutôt que d'une 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.
