Calculateur de Taille de Rivet : Trouvez les Dimensions de Rivet Parfaites

Calculateur de taille de rivet

Un calculateur de taille de rivet est un outil qui recommande le diamètre, la longueur et le type de matériau d’un rivet à partir du diamètre du trou, de l’épaisseur du matériau et de la plage de serrage de l’assemblage. Un rivet est une courte broche métallique qui assemble deux couches de matériau ou plus en formant une tête à chaque extrémité : l’une est fabriquée à l’avance et l’autre est formée lors de la pose. Un mauvais choix de taille peut affaiblir l’assemblage ou empêcher complètement le rivet de s’insérer.

Calcul du diamètre du rivet

Le rivet doit traverser le trou prépercé. Son diamètre ne peut donc jamais être supérieur à celui du trou. En pratique, un trou est percé avec un diamètre supérieur d’environ 0,1 mm à 0,3 mm à celui du corps du rivet, afin de permettre une insertion facile.

Le calculateur utilise un ensemble de diamètres métriques standard de rivets : 2,4, 3,2, 4,0, 4,8 et 6,4 millimètres. Il choisit le plus grand de ces diamètres qui peut encore entrer dans le trou.

Formule :

$\text{Diamètre du rivet} = \text{plus grande taille standard} \leq \text{Diamètre du trou}$

Par exemple, un trou de 4,2 mm accepte un rivet de 4,0 mm, tandis que la taille suivante, 4,8 mm, est trop grande. Un trou de moins de 2,4 mm ne peut recevoir aucun rivet standard. Le calculateur affiche alors une erreur au lieu de faire une estimation.

Vérification de la résistance au cisaillement

Un rivet mince placé dans un matériau épais peut se cisailler sous l’effet d’une charge. En règle générale, le diamètre du rivet doit être au moins égal à trois fois l’épaisseur de la couche la plus épaisse de l’assemblage :

$\text{Diamètre minimal pour la résistance au cisaillement} = 3 \times \text{Épaisseur du matériau}$

Si le trou est trop petit pour permettre l’utilisation d’un rivet respectant cette règle, le calculateur renvoie tout de même le plus grand rivet qui peut y entrer, mais ajoute un avertissement indiquant que l’assemblage peut être moins résistant que prévu. Pour y remédier, il faut percer un trou plus grand et utiliser un rivet plus gros, ou répartir davantage de rivets le long de l’assemblage afin de partager la charge.

Calcul de la longueur du rivet

La longueur du rivet dépend de la plage de serrage, c’est-à-dire de l’épaisseur totale de toutes les couches assemblées. Le rivet doit également dépasser de la plage de serrage d’une longueur suffisante pour que son extrémité puisse former une tête. Cette longueur de dépassement nécessaire à la formation de la tête correspond à 1,5 fois le diamètre du rivet.

Formule :

$\text{Longueur minimale} = \text{Plage de serrage} + 1.5 \times \text{Diamètre du rivet}$

Le calculateur arrondit cette valeur à la longueur standard immédiatement supérieure : 6, 8, 10, 12, 16, 20 ou 25 millimètres. Si la longueur nécessaire dépasse 25 mm, aucun rivet standard ne convient et le calculateur renvoie une erreur plutôt qu’une estimation.

Type de rivet et code du rivet

Le matériau recommandé pour le rivet dépend du matériau assemblé : une tôle d’aluminium reçoit un rivet en aluminium, l’acier un rivet en acier, l’acier inoxydable un rivet en acier inoxydable, le plastique un rivet en plastique et les matériaux mixtes un rivet multimatériau. Cela limite la corrosion galvanique, qui se produit lorsque deux métaux différents sont en contact en présence d’humidité et que le métal le moins noble se corrode plus rapidement.

Le calculateur crée également un code court pour la commande ou la documentation :

$\text{Code du rivet} = \text{Code du matériau} + \text{Diamètre}\times10 + \text{"-"} + \text{Longueur}$

Les codes de matériau sont AL (aluminium), ST (acier), SS (acier inoxydable), PL (plastique) et MM (multimatériau). Un rivet en acier de 4,0 mm de diamètre et de 8 mm de longueur reçoit le code ST40-8.

Exemple

Prenons une tôle d’aluminium de 1,5 mm avec un trou de 3,2 mm et une plage de serrage de 3,0 mm.

1. Diamètre : la plus grande taille standard inférieure ou égale à 3,2 mm est 3,2 mm.
2. Longueur : longueur minimale = 3,0 + 1,5 × 3,2 = 7,8 mm, arrondie à la longueur standard supérieure de 8 mm.
3. Vérification du cisaillement : la règle générale exige un diamètre d’au moins 3 × 1,5 = 4,5 mm, mais seul un rivet de 3,2 mm peut entrer dans le trou. Le calculateur signale donc un avertissement concernant la résistance au cisaillement.
4. Résultat : un rivet en aluminium de 3,2 mm de diamètre et de 8 mm de longueur, portant le code AL32-8, avec une recommandation d’envisager un trou et un rivet plus grands.

Un deuxième cas ne produit aucun avertissement. Une tôle d’acier de 1,0 mm avec un trou de 4,2 mm et une plage de serrage de 2,0 mm donne un diamètre de 4,0 mm, qui est la plus grande taille standard inférieure ou égale à 4,2 mm, ainsi qu’une longueur de 2,0 + 1,5 × 4,0 = 8,0 mm, déjà une longueur standard. Le diamètre dépasse également le minimum de cisaillement de 3 × 1,0 = 3,0 mm. Le résultat est un rivet en acier de 4,0 mm de diamètre et de 8 mm de longueur, portant le code ST40-8, sans avertissement.

Rivets aveugles et rivets pleins

Un rivet aveugle, souvent appelé rivet pop, peut être posé depuis un seul côté du matériau. Il comporte un corps tubulaire et une tige centrale appelée mandrin. Lorsque le mandrin est tiré, le corps du rivet se déforme et forme une tête sur la face opposée, que l’installateur ne peut pas voir ; le mandrin se rompt ensuite. Un rivet plein nécessite un accès aux deux côtés : l’une de ses extrémités a déjà la forme d’une tête et l’autre est aplatie au marteau ou par pression lors de la pose. Les rivets pleins supportent généralement une charge plus importante pour une taille donnée, mais leur installation prend plus de temps.

Utilisations courantes

Le rivetage assemble les tôles sans la chaleur ni les déformations que peut provoquer le soudage. Les revêtements et les structures des avions utilisent largement les rivets, car ceux-ci résistent bien aux vibrations répétées. Les carrosseries automobiles, les toitures et bardages métalliques, les échelles et d’autres travaux de bricolage en métal utilisent les mêmes éléments de fixation à plus petite échelle. Les coques de bateaux et les équipements de pont utilisent souvent des rivets en aluminium ou en acier inoxydable, car ils résistent mieux à la corrosion en milieu humide que l’acier ordinaire.

Les boulons, le soudage, les adhésifs et les vis autotaraudeuses sont des solutions courantes. Les boulons permettent de démonter ultérieurement l’assemblage. Le soudage crée un assemblage continu et très résistant, mais nécessite un équipement spécialisé. Les adhésifs répartissent la charge de manière uniforme, mais peuvent perdre de leur résistance sous l’effet de la chaleur. Les vis autotaraudeuses évitent, avec certains matériaux, l’étape distincte du perçage du trou.

Questions fréquentes

Que signifie le code du rivet ?
Il combine le matériau (AL, ST, SS, PL ou MM), le diamètre en dixièmes de millimètre et la longueur en millimètres. AL32-8 désigne un rivet en aluminium de 3,2 mm de diamètre et de 8 mm de longueur.

Pourquoi le calculateur m’a-t-il averti d’un problème de résistance au cisaillement alors qu’il m’a donné un résultat ?
Le trou limitait le diamètre du rivet à une valeur inférieure à trois fois l’épaisseur du matériau. Le calculateur renvoie tout de même le plus grand rivet qui peut entrer dans le trou, car c’est le seul qui puisse y être inséré physiquement. L’avertissement signifie toutefois que l’assemblage peut supporter une charge inférieure à celle attendue.

Puis-je utiliser des rivets en aluminium sur de l’acier, ou des rivets en acier sur de l’aluminium ?
L’assemblage est mécaniquement possible, mais les deux métaux peuvent se corroder au niveau du contact, en particulier à l’extérieur ou à proximité d’eau salée. Les rivets en acier inoxydable constituent un choix plus sûr pour assembler des métaux différents.

Pourquoi le calculateur affiche-t-il une erreur au lieu d’indiquer une taille ?
Deux situations provoquent une erreur : un trou de moins de 2,4 mm, puisqu’aucun rivet standard n’est aussi mince, et une plage de serrage suffisamment grande pour que la plage de serrage plus la longueur de dépassement nécessaire à la formation de la tête dépasse 25 mm, qui est la longueur standard maximale. Un rivet plus large nécessite une longueur de dépassement plus importante et atteint donc la limite de longueur plus tôt : un rivet de 6,4 mm nécessite une longueur de dépassement de 9,6 mm et ne convient plus lorsque la plage de serrage dépasse 15,4 mm.

Qu’est-ce que la plage de serrage ?
La plage de serrage est l’épaisseur combinée de toutes les couches traversées par le rivet. Elle détermine la portion de la longueur du rivet qui se trouve dans le matériau avant la longueur de dépassement nécessaire à la formation de la tête.

De quelle longueur un rivet doit-il dépasser la plage de serrage ?
D’environ 1,5 fois son propre diamètre, avec un arrondi à la longueur standard supérieure la plus proche. Un rivet de 4,0 mm nécessite environ 6 mm de longueur supplémentaire au-delà de la plage de serrage pour former correctement sa tête.

Références

1. Higgins, Raymond A. (2001). Materials for Engineers and Technicians. Newnes. ISBN 978-0750652506.
2. Messler, Robert W. (2004). Joining of Materials and Structures: From Pragmatic Process to Enabling Technology. Butterworth-Heinemann. ISBN 978-0750677578.
3. ASME B18.1.1 : Small Solid Rivets. American Society of Mechanical Engineers.
4. ISO 14588 : Blind rivets — Terminology and definitions. International Organization for Standardization.