Rivets ou boulons : choisir la solution de fixation adaptée

Comparaison entre rivets et boulons

Les rivets, contrairement aux boulons, forment des assemblages permanents par déformation. Ils sont particulièrement adaptés aux applications soumises à des contraintes de cisaillement et à des vibrations, ou utilisant des rivets en tôle fine. Les boulons, quant à eux, forment des assemblages filetés permettant de régler la précontrainte lors du montage. Ils sont donc plus adaptés aux applications de traction et aux assemblages robustes nécessitant un démontage ou une maintenance.

Le choix entre rivets et boulons repose sur la compréhension de leurs différences en termes de résistance et de pose. Si les deux systèmes permettent d'obtenir des assemblages robustes, les rivets constituent une fixation permanente unilatérale, tandis que les boulons nécessitent un accès des deux côtés. Ce guide compare ces deux types de fixations et vous aide à choisir la solution la plus adaptée à vos besoins, que ce soit pour des secteurs comme l'aérospatiale, l'automobile ou la fabrication de biens de consommation. 

Qu'est-ce qu'un rivet ?

Rivets aveugles non sertis

In fabrication de tôleUn rivet est un élément de fixation métallique lisse, sans filetage, doté d'une tête à une extrémité et d'une queue qui se déforme pour former une seconde tête permettant d'assembler définitivement deux pièces. C'est à cela que servent les rivets. L'assemblage devient permanent après la pose, car le rivet ne peut être démonté sans endommager le rivet lui-même ou le matériau environnant.

Caractéristiques principales des rivets :

• La tige lisse de cette fixation sans filetage est déformée pour créer une seconde tête qui verrouille l'assemblage, éliminant ainsi le besoin d'éléments de fixation supplémentaires tels que des écrous ou des rondelles.
• Les rivets créent des joints extrêmement résistants aux manipulations et aux vibrations après assemblage car, une fois déformés, ils ne nécessitent aucun resserrage.
• Les rivets présentent une excellente résistance au cisaillement car ils résistent efficacement aux forces latérales, ce qui les rend adaptés aux applications nécessitant une résistance au cisaillement.
• Cette conception est particulièrement adaptée aux matériaux fins, souples et composites, car les filetages traditionnels des boulons pour tôles ont tendance à endommager ces matériaux. rivetage en tôle un choix supérieur.
• Le processus d'installation des rivets aveugles permet une opération unilatérale car la face arrière reste hors de portée.
• La conception élimine les écrous et les rondelles, ce qui réduit le nombre de pièces nécessaires à l'assemblage et à la gestion du stockage.

Que sont les boulons ?

Boulon et écrou hexagonaux

Un boulon est un dispositif de fixation métallique comprenant une tête et une tige filetée qui, en s'enfonçant dans un écrou ou un trou taraudé, permet d'assembler des pièces. Le serrage de l'écrou provoque… boulon et vis étirer, ce qui produit une précharge qui rapproche les pièces par friction ou par pression de roulement.

Caractéristiques principales des boulons :

• La conception filetée permet un contrôle et un réglage précis de la force de serrage (précharge) lors du montage initial et, si nécessaire, ultérieurement en service.
• Les boulons sont amovibles et réutilisables, ce qui permet de les démonter, de les repositionner et de les remonter plusieurs fois sans les endommager.
• Les boulons présentent une résistance à la traction élevée, ce qui les rend appropriés aux applications qui doivent résister à une tension axiale, souvent combinée à des forces de cisaillement.
• Le système de boulonnage est compatible avec différentes épaisseurs et types de matériaux, y compris les tôles minces et les éléments de structure épais, car les utilisateurs peuvent sélectionner les boulons à tôle appropriés ou spécifier boulons personnalisés.
• Les utilisateurs peuvent installer ces composants à l'aide de clés standard car ils ne nécessitent aucun équipement de rivetage spécialisé.

Rivets contre boulons : comparaison complète

Processus d'installation des rivets par rapport aux boulons

Pose de rivets

Réglage de rivet aveugle

• Les pièces nécessitent des trous pré-percés, qui doivent être alignés avec précision pour l'assemblage.
• Le procédé de rivetage consiste à insérer le rivet tandis que sa partie arrière se déforme pour former une nouvelle tête, créant ainsi une liaison irréversible.
• La pose de rivets pleins nécessite un équipement spécialisé (pinces à riveter, marteaux, barres de rivetage) et des opérateurs qualifiés, tandis que les rivets aveugles/pop ne nécessitent qu'une pince à riveter.

Installation des boulons

Séquence de serrage des boulons

• Les trous pré-percés (ou taraudés) correspondent au diamètre des boulons, permettant ainsi à ces derniers de s'y insérer lors du serrage de l'écrou ou du vissage du boulon. L'ajout de rondelles est possible en option.
• Le processus de serrage crée une force de serrage qui maintient la liaison des pièces par friction ou par contact avec des surfaces d'appui.
• Le processus d'assemblage est facilité par l'utilisation d'outils standard, notamment des clés et des outils dynamométriques, car ils permettent une installation rapide sans nécessiter d'équipement spécial.

Rivets ou boulons : lequel est le plus résistant ?

Comportement en résistance et en charge

• La forme solide et déformée des rivets combinée à leur fixation mécanique Le système de verrouillage offre une résistance au cisaillement élevée car ces caractéristiques résistent efficacement aux forces latérales, ce qui les rend adaptées aux applications dominées par le cisaillement.
• Les boulons présentent de meilleures performances en termes de résistance à la traction et de capacité de serrage lorsqu'ils sont soumis à des charges axiales, car leur conception filetée avec un système de précharge assure une rigidité et une résistance à la traction supérieures.
• Les boulons fonctionnent bien dans les applications soumises à de multiples types de charges (cisaillement, tension et vibrations) lorsqu'ils sont correctement conçus avec des matériaux et des mécanismes de verrouillage appropriés, ainsi que des rondelles.
• Les rivets sont généralement plus performants que les boulons dans les tôles minces, car le filetage des boulons peut endommager ou dénuder les matériaux tendres/minces et créer des concentrations de contraintes.

exigences de maintenance

• Les assemblages rivetés correctement installés sont permanents, très résistants aux vibrations et ne nécessitent généralement aucun entretien après leur installation.
• Le retrait des rivets nécessite un perçage ou un meulage, ce qui endommage généralement le rivet et peut également endommager le matériau environnant ; les rivets ne peuvent pas être réutilisés.
• Les assemblages boulonnés peuvent perdre leur précharge sous l'effet des vibrations et se desserrer avec le temps, à moins que des dispositifs de blocage (rondelles frein, écrous à couple préférentiel, composés de blocage de filetage, etc.) ne soient utilisés, ce qui nécessite une inspection périodique et un éventuel resserrage.
• Les boulons offrent une excellente fonctionnalité pour les machines et les équipements réparables, ainsi que pour les systèmes sous pression, car ils permettent le démontage, l'inspection, la maintenance et le remplacement des pièces.

Comparaison des coûts 

• Les rivets remplacent les écrous et les rondelles, ce qui réduit le nombre de pièces et peut potentiellement diminuer les coûts liés aux matériaux et au stockage des stocks.
• La rapidité du processus d'installation des rivets rend la production en grande série de panneaux et d'enceintes en tôle plus efficace car elle diminue les coûts de main-d'œuvre pour chaque joint.
• Le processus d'installation des rivets nécessite un équipement spécialisé et du personnel qualifié, ce qui entraîne des dépenses plus élevées lors de la mise en place et des opérations initiales.
• Les boulons restent abordables et faciles à utiliser car ils s'emploient avec des outils courants, et leur prix bas les rend adaptés aux applications nécessitant des démontages et remontages fréquents des joints.
• Les boulons s'avèrent plus rentables pour les applications à long terme car ils peuvent être réutilisés plusieurs fois et leur processus de remplacement est rapide, ce qui minimise les temps d'arrêt du système.

Applications des rivets

Structures aérospatiales

Rivets pleins affleurants

La répartition des forces de cisaillement à travers plusieurs attaches aérospatiales Ces rivets conviennent parfaitement aux fuselages et panneaux extérieurs d'aéronefs, ainsi qu'aux panneaux de structure. Ils assurent des assemblages permanents et résistants aux vibrations dans les tôles métalliques, ce qui en fait le choix standard pour les panneaux extérieurs et les structures de fuselage.

Types de fixations pour avions

Le plus commun types de fixations d'aéronefs Les fixations comprennent notamment les rivets pleins, les rivets aveugles, les boulons de verrouillage Hi-Lock et de type Huck. Les systèmes de boulons et de vis conformes aux séries AN, MS et NAS sont également des types courants de fixations aéronautiques. 

Le choix des fixations aérospatiales dépend largement de leur application directe et des exigences de maintenance. De nombreuses pièces aérospatiales de la structure interne utilisent un soudage spécial et des contrôles non destructifs aux rayons X pour détecter les fuites. rivetage vs soudageLe choix dépend de la charge structurelle exercée sur le joint ou les coutures de la tôle. 

Carrosserie et garnitures automobiles

Rivets à pression en plastique

La finesse de la construction métallique, les exigences de fixation permanente et le démontage peu fréquent font des rivets le choix privilégié pour les panneaux de carrosserie, les portes et les garnitures automobiles.

Construction et infrastructure

Les rivets constituent la principale méthode de fixation des ponts et des wagons de chemin de fer, des coques de navires et des charpentes métalliques, car ils créent des joints permanents résistants au cisaillement dans des zones à accès restreint et soumises à des exigences d'optimisation du poids.

Électronique et boîtiers

L'utilisation de rivets, notamment de rivets aveugles, permet une fixation unilatérale sécurisée. assemblage de tôlerie Ces vis sont destinées aux boîtiers métalliques, aux boîtes électriques, aux panneaux de climatisation et aux pièces en tôle fine. Elles assurent des assemblages robustes et résistants aux vibrations sans nécessiter d'écrous ni de rondelles, ce qui en fait un choix pratique pour de nombreuses applications de fabrication.

Applications des boulons

Machines et équipements en état de marche

Les ingénieurs utilisent des boulons pour détacher les machines industrielles, les outillages et les carters d'équipements à des fins d'inspection, de réparation et de remplacement de pièces pendant la période de fonctionnement de l'équipement.

Charpente métallique

Boulons structuraux altérés par les intempéries

Les boulons permettent la réalisation de projets de construction métallique grâce à leur capacité à ajuster les niveaux de précharge et à offrir une résistance élevée à la traction et au cisaillement, ce qui les rend adaptés aux matériaux épais que les rivets ne peuvent pas supporter.

Groupe motopropulseur et suspension automobile

Boulons de culasse du moteur

La combinaison des charges dynamiques, des exigences de maintenance et des forces de traction dans les supports moteur, les composants de suspension et les assemblages de châssis fait des boulons le choix privilégié.

Industrie lourde et systèmes sous pression

Les boulons fabriqués à partir de matériaux de haute qualité sont utilisés dans les récipients sous pression, les machines lourdes et les assemblages structuraux qui supportent des charges statiques et dynamiques, car ils offrent une résistance à la traction fiable et des forces de serrage précises, et permettent une inspection visuelle et un démontage si nécessaire.

Avantages des rivets

• Joints permanents et résistants aux vibrations
• Solide et fiable au cisaillement
• Efficace pour les métaux en tôle mince
• Les rivets aveugles (à pression) permettent une installation d'un seul côté lorsque l'arrière est inaccessible.
• Léger, réduisant la masse structurelle
• Installation rapide en production de masse
• Éliminer le besoin d'écrous ou de rondelles

Inconvénients des rivets

• Ne peut être retiré sans destruction
• Nécessitent des outils spécialisés
• Performances limitées en traction et en fatigue
• Aucune capacité de précharge contrôlée
• Difficile à ajuster ou à repositionner une fois réglé
• Le retrait peut endommager les matériaux environnants.

Avantages des boulons

Fixations Huck Bolt

• Amovible, réglable et réutilisable
• Bolt offre une résistance à la traction élevée tout en permettant aux utilisateurs de définir des niveaux de précharge précis.
• Adapté à la maintenance et aux inspections
• Installé avec des outils courants
• Peut intégrer des fonctions de verrouillage
• Disponible dans une large gamme de matériaux et de résistances

Limites des boulons

• Peut se desserrer sous l'effet des vibrations en l'absence de dispositifs de verrouillage appropriés.
• Nécessite généralement un accès des deux côtés (sauf lors de l'utilisation d'écrous sur des goujons ou d'inserts filetés).
• Généralement plus lourds que les rivets pour une résistance au cisaillement équivalente dans les boulons
• Nombre de pièces plus élevé
• Installation plus lente et vérification du préchargement
• La fiabilité dépend d'un contrôle précis du couple

Critères de choix entre rivets et boulons

Conditions de charge

• L'utilisation de rivets est appropriée lorsque des forces de cisaillement ou des charges latérales agissent sur l'axe de la fixation.
• Les boulons deviennent un choix approprié lorsque les assemblages subissent des forces de traction, ou lorsqu'ils doivent résister à des forces de cisaillement et de traction, ou lorsque des exigences de serrage contrôlé et de précharge doivent être satisfaites.

Entretien

• Les rivets sont idéaux lorsqu'aucun démontage ultérieur n'est prévu, car ils conservent leur solidité sans entretien.
• Les exigences relatives aux inspections, aux remplacements et aux réparations futures, ainsi que les besoins d'accès, font des boulons le meilleur choix.

Accès à l'installation

• Le processus d'installation est simplifié grâce à l'utilisation de rivets aveugles, car ils offrent un meilleur accès aux zones restreintes.
• Les boulons sont particulièrement efficaces lorsque les utilisateurs ont besoin d'accéder aux deux côtés d'une structure, tandis que les rivets s'avèrent plus adaptés lorsque l'accès est limité.

Considérations relatives au poids des rivets par rapport aux boulons

• Les rivets permettent de réduire le poids structurel des structures en tôle et des assemblages légers, ainsi que dans les applications aérospatiales qui nécessitent de minimiser la masse.
• Les boulons restent adaptés aux assemblages de matériaux épais qui ne nécessitent pas de réduction de poids, même s'ils comportent des composants de quincaillerie lourds.

Volume de production et coût des rivets par rapport aux boulons

• La production en série d'articles en tôle et de carrosseries automobiles est rendue possible grâce aux rivets, car ils permettent une conception de pièces plus simple et un assemblage plus rapide à des coûts de production inférieurs par unité finie.
• Les boulons offrent une meilleure flexibilité et une plus grande réutilisabilité, ainsi que des coûts de cycle de vie réduits pour les produits nécessitant un entretien et dont les volumes de production sont limités.

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Conclusion

Rivets et boulons sont complémentaires : les rivets assurent des assemblages permanents, résistants au cisaillement et aux vibrations, idéaux pour les tôles fines et les structures aérospatiales ; les boulons, quant à eux, offrent des assemblages réglables, à haute résistance et réparables, adaptés aux liaisons structurelles lourdes et aux machines nécessitant un entretien ou un démontage périodique. La résistance des rivets par rapport à celle des boulons dépend de l’application et du matériau de la fixation. 

QFP

Les rivets sont-ils plus solides que les boulons ?

Les boulons présentent une résistance à la traction supérieure et une force de serrage plus importante. Les rivets sont plus adaptés aux contraintes de cisaillement et à l'assemblage de pièces et de plaques soumises à des vibrations. 

Pourquoi utiliser des rivets plutôt que des boulons ?

Les rivets sont utilisés pour les assemblages permanents et ne sont pas affectés par les vibrations, contrairement aux boulons et aux écrous. 

Pourquoi le rivetage n'est-il plus utilisé ?

L'utilisation du rivetage a diminué en raison de meilleures méthodes de fixation permanentes comme le soudage et des progrès réalisés dans l'usinage et la fabrication de panneaux de tôle plus grands qui ne nécessitent plus de rivetage ou seulement un rivetage minimal.