Diversi tipi di rivetti: pieni, ciechi e tubolari - una spiegazione

Confronto tra sette tipi di rivetti

I rivetti sono elementi di fissaggio meccanici permanenti. Sono costituiti da un fusto cilindrico con una testa a un'estremità. L'installazione dei rivetti deforma la parte terminale, fissando così i materiali tra loro e creando un giunto robusto e privo di vibrazioni. 

Esistono molti tipi di elementi di fissaggio a rivetto, ognuno dei quali serve a uno scopo diverso. Tecnologia Bodaa, il nostro team di esperti in assemblaggio e DFM può aiutarti a selezionare il rivetto giusto per le tue applicazioni in ambito aerospaziale, automobilistico o fabbricazione di lamiereDisponiamo di una vasta gamma di materiali resistenti alla corrosione e di una manodopera specializzata nella rivettatura. 

Principio di funzionamento dei rivetti

I rivetti creano connessioni meccaniche permanenti attraverso la deformazione del gambo, che si espande fino a corrispondere ai fori e crea una testa di serraggio all'estremità. Il processo di installazione dei diversi tipi di rivetti si basa sulla deformazione plastica per ottenere una distribuzione uniforme del carico.

• Rivetti solidi: La rivettatrice e la barra di spunto applicano una forza di compressione per deformare la sezione di coda, creando una testa di officina con un'altezza di rigonfiamento pari a 1.5 volte il diametro del gambo. La struttura monolitica di questo progetto produce un'elevata resistenza al taglio poiché rimane un pezzo unico.
• Rivetti ciechi: L'utensile estrae il mandrino dal gambo tubolare, provocando l'espansione del corpo sia radialmente che assialmente fino al raggiungimento del punto di rottura previsto, formando una testa cieca senza accesso alla parte posteriore.
• Calcolo della resistenza al taglio: La distribuzione del carico segue la formula τ = F / (πd²/4), dove τ rappresenta la sollecitazione di taglio, F rappresenta la forza applicata e d rappresenta il diametro del gambo. Il valore massimo della sollecitazione di taglio prima della rottura dipende dalla resistenza allo snervamento del materiale.

Materiali comuni per rivetti

• Leghe di alluminio (2117-T4, 5056):  Il rapporto resistenza/peso delle leghe di alluminio, tra cui 2117-T4 e 5056, le rende adatte per elementi di fissaggio per aeromobili Queste applicazioni sono possibili grazie alla loro resistenza alla trazione, che raggiunge valori fino a 40 ksi. La duttilità del materiale consente operazioni di formatura a freddo senza fessurazioni, e il suo rivestimento di ossido naturale offre una protezione accettabile contro la corrosione atmosferica, mentre il trattamento di anodizzazione ne migliora le prestazioni in ambienti umidi.
• Acciaio al carbonio (A307 Grado A): L'elevata resistenza alla trazione dei rivetti in acciaio al carbonio supera i 60 ksi grazie alla presenza di elementi di durezza che garantiscono un'eccellente resistenza alla fatica durante i cicli di carico, rendendoli quindi adatti per i collegamenti delle travi dei ponti. Il processo di zincatura protegge i rivetti in acciaio al carbonio dalla formazione di ruggine in ambienti umidi, poiché le loro superfici non rivestite tendono a ossidarsi rapidamente.
• Acciaio inossidabile (304, 316): Le proprietà di resistenza alla corrosione dei rivetti in acciaio inossidabile derivano dal loro contenuto di cromo, che crea pellicole di ossido protettive che proteggono dalla corrosione per vaiolatura e interstiziale in ambienti marini e di lavorazione chimica. La struttura austenitica di questi rivetti conferisce duttilità a temperature criogeniche, rendendoli adatti alla costruzione di recipienti a pressione.
• Rame e ottone: L'elevata conduttività elettrica del rame (58 MS/m) e la sua stabilità termica lo rendono adatto per applicazioni in quadri elettrici che richiedono continuità di messa a terra. L'ottone contiene zinco per una migliore lavorabilità e proprietà antimicrobiche, il che lo rende adatto per rubinetteria e impianti idraulici che devono prevenire la proliferazione di organismi marini.
• Monel (lega di nichel-rame): Le proprietà di resistenza alla corrosione dei rivetti in Monel li rendono adatti alle piattaforme petrolifere offshore, poiché resistono ad ambienti acidi e salini mantenendo una resistenza alla trazione fino a 70 ksi.
• Leghe di titanio (Ti 6Al-4V): Questi materiali offrono un elevato rapporto resistenza-peso (resistenza alla trazione fino a 130 ksi) e una biocompatibilità superiore, essenziale per gli impianti medicali e i componenti aerospaziali esposti a temperature estreme, poiché resistono allo scorrimento viscoso e mantengono l'integrità oltre i 400 °C.

Tabella di selezione rapida per rivetti

Quali sono i diversi tipi di teste di rivetto?

Testa rotonda

Rivetto pieno a testa tonda

La testa rotonda presenta un design a cupola convessa, che crea un'area di contatto ampliata (da 1.5 a 2 volte il diametro del gambo) per distribuire la pressione in modo uniforme. Il processo di fabbricazione della testa prevede lavorazioni meccaniche o formature per evitare lo sfilamento della lamiera, mantenendo al contempo un'altezza pari a 0.4 volte il diametro.

Testa piatta

Rivetto a testa piatta con testa svasata

Le teste piatte offrono una superficie piana a filo con il materiale, riducendo al minimo la sporgenza per applicazioni che richiedono superfici esterne lisce. Il diametro della testa è standardizzato al doppio del diametro del gambo, garantendo un serraggio stabile senza necessità di svasatura.

Testa svasata

Rivetto pieno a testa svasata

Il design conico a 100° o 120° delle teste dei rivetti svasati consente loro di inserirsi a filo all'interno di fori smussati. Ciò crea una superficie liscia, particolarmente utile in assemblaggio lamiera Ideale per applicazioni aerospaziali, automobilistiche e altre in cui la riduzione della resistenza aerodinamica e una finitura impeccabile sono fondamentali. L'angolo di 100° della testa garantisce inoltre una buona distribuzione del carico attorno al giunto.

Testa panoramica

Rivetto solido a testa piatta

Il design della testa Pan presenta una sezione superiore arrotondata che si unisce a una base piatta, offrendo sia supporto strutturale che un'ottima visibilità. L'altezza della testa è pari a 0.6 volte il diametro, il che la rende adatta ad ambienti con vibrazioni moderate che non richiedono un'installazione a filo pavimento.

Testa di capriata

Rivetto pieno a testa reticolare

La struttura della testa a traliccio presenta una cupola piatta e ampia con una curvatura verso l'interno che distribuisce il peso su una superficie tre volte il diametro del gambo, impedendo la formazione di crepe nei materiali compositi.

Testa flangiata grande

Rivetto cieco a flangia larga

La base allungata a forma di rondella delle teste flangiate di grandi dimensioni offre una maggiore resistenza all'estrazione quando si lavora con materiali morbidi. Il diametro della flangia di questi elementi di fissaggio raggiunge oltre quattro volte la dimensione del loro gambo, il che li rende adatti per applicazioni di giunzione di plastica che richiedono un'elevata tensione.

Diversi tipi di rivetti

Rivetto solido

Confronto tra rivetti in ottone massiccio

L'installazione di rivetti pieni richiede la deformazione della parte posteriore per formare una testa secondaria mediante deformazione a caldo o a freddo del materiale. La costruzione monoblocco, con rivetti pieni, offre elevati valori di resistenza al taglio, che raggiungono l'80-90% della resistenza a trazione ultima del materiale di base, garantendo al contempo eccellenti prestazioni a fatica sotto carico ciclico. Il processo produttivo include operazioni di formatura e rifilatura per ottenere dimensioni precise, consentendo al contempo lunghezze del gambo fino a dieci volte il diametro per applicazioni a inserimento profondo.

• I componenti strutturali delle fusoliere e dei rivestimenti alari degli aeromobili richiedono una resistenza alle vibrazioni superiore a 10^6 cicli.
• Nella costruzione navale si utilizzano lamiere per lo scafo in grado di resistere all'esposizione corrosiva all'acqua salata durante il funzionamento.
• I telai dei macchinari pesanti operano sotto carichi statici che superano le 50 tonnellate.

Rivetto cieco (a strappo)

Rivetto cieco standard a estremità aperta

Il design dei rivetti ciechi, noti anche come rivetti a strappo, prevede un mandrino che si estende da un corpo tubolare quando viene tirato, creando un'espansione del gambo che si traduce in una sezione della testa nascosta. Il processo di installazione di questi rivetti richiede meno di cinque secondi con utensili pneumatici, raggiungendo una resistenza al taglio compresa tra 200 e 500 libbre per diametri di 1/8 di pollice. Il diametro del gambo determina l'intervallo di serraggio, che va da 0.5 a 2 volte il diametro del gambo.

• Elementi di fissaggio automobilistici I pannelli della carrozzeria sono componenti essenziali che supportano il funzionamento delle linee di produzione ad alta velocità.
• I condotti di ventilazione e condizionamento (HVAC) sigillano tutte le giunture per impedire la fuoriuscita dell'aria.
• Circuiti stampati sottili grazie al design dell'involucro, che impedisce l'accesso al lato posteriore dei circuiti stampati.

Rivetto tubolare

Assortimento di rivetti tubolari

I rivetti tubolari sono un altro tipo di rivetto con gambo cavo. Il processo di installazione dei rivetti tubolari crea un giunto a incastro attraverso il loro gambo parzialmente cavo, che viene arrotolato o svasato all'estremità. La struttura cava di questi rivetti consente una riduzione di peso del 30-40% rispetto ai rivetti pieni, richiedendo al contempo il 50% in meno di forza di deformazione per l'installazione, il che li rende adatti alle operazioni di pressatura automatizzate.

• I materiali degli articoli in pelle e dei rivestimenti rimangono intatti perché perforano i materiali morbidi senza provocarne lacerazioni.
• Il design include rivetti in lamiera che proteggono gli elettrodomestici attraverso i loro meccanismi di rotazione.
• L'applicazione di assemblaggi in plastica negli imballaggi per beni di consumo richiede solo forze di taglio minime.

Ribattino semi-tubolare

I rivetti semitubolari presentano una piccola rientranza (pari a 0.2-0.3 volte la lunghezza del gambo) all'estremità, che consente la deformazione con una forza inferiore del 20-30% rispetto ai rivetti pieni, pur mantenendo il 70-80% della capacità di taglio. La rientranza contribuisce a controllare la deformazione, prevenendo flussi di materiale irregolari.

• Le pastiglie dei freni e i dischi della frizione dei veicoli si usurano a causa del continuo attrito a cui sono sottoposti.
• Scale e impalcature, che mantengono la loro posizione per sostenere il peso del corpo umano mentre le persone si spostano.
• Le strutture e gli arredi dei mobili offrono soluzioni di collegamento economiche e durature.

Rivetto tubolare completo

I rivetti tubolari pieni presentano un gambo cavo profondo che si estende per il 70-80% della loro lunghezza, consentendo un serraggio completo con una forza assiale minima. Tuttavia, la loro resistenza al taglio si riduce al 50-60% di quella dei rivetti pieni a causa del vuoto. Questa configurazione è adatta a situazioni in cui è necessario il passaggio di fili o fluidi.

• Gli apparecchi di illuminazione e le sezioni della segnaletica contengono punti di integrazione per i condotti attraverso i loro raccordi.
• Le rilegature morbide e flessibili, sia che avvolgano i libri o che vengano utilizzate per realizzare le tracolle delle borse, fungono da velo protettivo, preservando il supporto da eventuali danni.
• Gli involucri dei dispositivi medici servono a consentire il drenaggio dei fluidi sterili.

Rivetto diviso

Rivetto diviso

Il design a rivetto diviso presenta un gambo diviso che si allarga durante l'inserimento per fissare materiali fibrosi senza necessità di fori preforati. I rebbi di questi rivetti si espandono con un angolo di 45-60° per generare forze di estrazione del legno fino a 300 kg, mentre la loro caratteristica autoperforante facilita l'installazione in cantiere.

• Il processo di tappezzeria e costruzione di tende in tela prevede l'utilizzo di telai per tenere i tessuti in posizione.
• Il sistema è costituito da casse e pallet di legno che possono essere smontati all'occorrenza.
• La distribuzione delle forze di trazione avviene tramite cinghie e imbracature in cuoio, che mantengono una distribuzione uniforme delle sollecitazioni.

Rivetto di compressione

Componenti rivettati a compressione

Il design a due componenti dei rivetti a compressione presenta un corpo tubolare e uno stelo pieno che si uniscono tramite un accoppiamento forzato per espandere il diametro del gambo di 0.01-0.02 pollici. Il design produce una pressione di serraggio uniforme con utensili standard, rendendolo adatto alle operazioni di produzione in serie.

• Sono comunemente utilizzati nella produzione di articoli in pelle come le borse.
• I rinforzi tessili nelle vele servono a contrastare le forze di taglio del vento.
• La confezione include delle cinghie che creano sigilli antimanomissione.

Drive Rivetto

Coppia di rivetti di fissaggio

Il design del rivetto a pressione presenta un mandrino corto che si estende dal gambo per creare un'espansione radiale quando viene martellato, eliminando la necessità di estrarre l'utensile. Il processo di installazione richiede il 40-50% di forza in meno rispetto ai rivetti a strappo, mentre il mandrino rimane all'interno per fornire una maggiore resistenza al taglio fino a 400 libbre.

• Il processo di costruzione richiede l'utilizzo di casseforme che fungano da rivestimento temporaneo in compensato, fissate in posizione.
• Gli accessori di coperta delle imbarcazioni devono resistere all'impatto delle onde.

Rivetto a filo (a testa svasata)

La testa conica dei rivetti a filo si inserisce perfettamente nei fori svasati, creando una superficie liscia poiché non sporgono dal materiale. L'angolo di 100° rimane inalterato anche in caso di deformazione, mentre la superficie di appoggio massimizza la sua resistenza alle forze di trazione agenti sul piano di giunzione.

• Il rivestimento esterno dell'aereo ha la funzione di ridurre la resistenza aerodinamica durante il volo transonico.
• I pannelli di rivestimento per autoveicoli migliorano l'uniformità estetica.
• La progettazione dei telai delle biciclette consente di ridurre il peso grazie all'utilizzo di materiali minimi, pur mantenendo prestazioni aerodinamiche ottimali.

Rivetto con bloccaggio ad attrito

Rivetto cieco multi-grip

Il collare di bloccaggio dei rivetti a frizione crea una resistenza al taglio per attrito superiore a 100 ksi grazie alla compressione assiale dei perni scanalati. L'accoppiamento forzato, che varia da 0.005 a 0.010 pollici, crea un sistema di ritenzione antivibrazione che funziona senza bisogno di adesivi.

• Utilizzato nelle operazioni di riparazione di velivoli leggeri dove è disponibile solo l'accesso da un lato.
• L'involucro del missile serve a proteggere dalle forze esplosive che si generano durante il lancio.
• Le piattaforme di perforazione offshore sono soggette a corrosione a causa dell'esposizione ad ambienti salini.

Rivetto Huck (chiavistello)

Rivetto strutturale Huck

Il sistema di rivetti Huck utilizza un perno filettato o scanalato con un collare che riceve una coppia di serraggio di 20-30 ft-lbs per creare un bloccaggio a pressione, che distribuisce le forze in modo uniforme. Il sistema raggiunge una resistenza alla trazione di 150 ksi grazie al suo design, che include uno stelo trattenuto per una maggiore stabilità multidirezionale.

• I telai dei camion sono soggetti a sollecitazioni torsionali eccessive.
• Le torri delle turbine eoliche sono progettate per resistere a forti venti di burrasca.
• Il bullone di bloccaggio richiede accoppiamenti per vagoni ferroviari che operino in condizioni di elevata fatica delle rotaie.

Rivetto esplosivo

La carica pirotecnica all'interno dei rivetti esplosivi si innesca per effetto del calore o dell'induzione, creando una rapida espansione del gambo che raggiunge velocità di 1000-2000 piedi al secondo, garantendo una tenuta ermetica. Il processo di deformazione completa avviene in pochi millisecondi, rendendoli adatti all'uso in luoghi pericolosi o remoti.

• Il processo di riparazione delle condotte petrolifere prevede la realizzazione di connessioni sigillate ad alta pressione senza la necessità di smontare alcun componente.
• Il sistema comprende deflettori per reattori nucleari, che mantengono l'integrità del contenimento.
• I pannelli solari satellitari operano nello spazio vuoto quando dispiegano i loro sistemi.

Rivetto a strappo

Rivetto cieco staccabile

La rottura del mandrino crea molteplici anelli concentrici di rivetti Peel, che rimuovono strati del gambo per riempire i vuoti nei materiali duttili, aumentando così la resistenza allo strappo del 50% rispetto ai rivetti ciechi standard. Il campo di presa di questi rivetti raggiunge tre volte il diametro del materiale.

• Le pale delle turbine eoliche utilizzano pannelli compositi che vengono fissati a nuclei a nido d'ape tramite operazioni di incollaggio.
• Gli interni in plastica delle automobili contribuiscono a prevenire la propagazione delle crepe.
• Gli elementi in ceramica fragile servono a distribuire le forze concentrate che si verificano in punti specifici.

Rivetto scanalato

Rivetto cieco scanalato

Il gambo dei rivetti scanalati presenta dentellature circonferenziali che penetrano nei substrati durante l'espansione, creando un legame di attrito più forte che raggiunge una resistenza 2-3 volte superiore a quella originale nei materiali porosi. Le scanalature raggiungono una profondità di 0.005 pollici per impedire la rotazione del rivetto quando viene applicata la coppia di serraggio.

• Le travi strutturali in legno servono a migliorare la resistenza all'estrazione.
• Gli scafi delle imbarcazioni in fibra di vetro servono a impedire all'acqua di entrare nell'imbarcazione.
• I pannelli isolanti in schiuma vengono utilizzati come materiali da costruzione in strutture edili a bassa densità.

Rivetto multi-presa

Rivetto cieco multi-grip

I rivetti multigrip sono caratterizzati da un processo di rottura del mandrino a stadi, che crea rigonfiamenti progressivi per ottenere una forza di serraggio uniforme. I valori di taglio rimangono stabili in diverse gamme di spessore, riducendo le scorte necessarie del 70%.

• Le alette delle batterie di scambio termico dei sistemi HVAC funzionano con diverse configurazioni di spaziatura.
• Gli involucri degli elettrodomestici sono realizzati in lamiera di diverso spessore.
• Le strutture dei pannelli solari devono essere progettate per compensare la dilatazione termica.

Rivetto a estremità chiusa

Rivetto cieco a estremità chiusa

I rivetti a testa chiusa presentano estremità posteriori sigillate che, dopo l'installazione, fungono da guarnizioni per impedire l'ingresso di fluidi o gas, garantendo al contempo un grado di protezione IP67 contro gli agenti atmosferici. Il mandrino all'interno dell'involucro aumenta la resistenza alla trazione del 20%, consentendo di sopportare differenze di pressione fino a 100 psi.

• I dispositivi elettronici impermeabili sono componenti essenziali per i sistemi di navigazione marittima.
• I deflettori del serbatoio del carburante contengono vapori volatili.
• I connettori per tubi medicali servono a preservare e confermare la sterilità.

Rivetto a strappo strutturale

Fissaggio di rivetti ciechi strutturali

Il mandrino dei rivetti ciechi strutturali rimane in posizione grazie a sistemi di incastro che consentono l'accesso da un solo lato, garantendo una resistenza alla trazione paragonabile a quella di un bullone, fino a 200 ksi. Il rivetto può riempire fori con un diametro superiore del 120% rispetto al diametro standard, compensando le variazioni di produzione.

• Il sistema di rinforzo del ponte dimostra la sua resistenza quando viene colpito dai veicoli.
• Il sistema funziona come una sezione del braccio di una gru per proteggere le attrezzature dai forti venti.
• I sistemi di controventatura antisismica degli edifici fungono da sistemi di resistenza ai terremoti.

Come scegliere il tipo di rivetto giusto

1. Valutare i requisiti di carico: L'analisi agli elementi finiti determina i requisiti di taglio, trazione e fatica per la progettazione, che seleziona bulloni pieni o bloccabili tipi di elementi di fissaggio quando i carichi superano le 1000 libbre mantenendo un fattore di sicurezza minimo di 1.5.
2. Valutare la compatibilità dei materiali: La scelta della lega per i rivetti deve essere compatibile con i materiali del substrato, verificandone la compatibilità tramite test galvanici in serie per prevenire la corrosione. L'acciaio inossidabile è più adatto ad ambienti chimici aggressivi, mentre l'alluminio è indicato per materiali non ferrosi.
3. Determinare l'intervallo di presa e la compatibilità del foro: La valutazione della gamma di presa e dell'adattamento del foro richiede la misurazione dello spessore totale più 1.5 volte il diametro per la lunghezza della sporgenza. La produzione richiede varianti multi-presa quando le variazioni di spessore superano il 20%.
4. Considera l'accessibilità e gli strumenti necessari per l'installazione: La scelta dei rivetti ciechi diventa necessaria per le operazioni su un solo lato, ma gli utenti devono verificare che i loro utensili soddisfino i requisiti di produzione entro 10 secondi per giunto.
5. Considerare i fattori ambientali: Il processo di selezione richiede opzioni sigillate o resistenti alla corrosione per ambienti con fluttuazioni di umidità e temperatura superiori a 200 °C ed esposizione a sostanze chimiche. Eseguire i test secondo gli standard ASTM F606.
6. Analisi dei costi e dell'efficienza di assemblaggio: La scelta tra costi iniziali ed efficienza operativa richiede un'attenta valutazione, poiché i rivetti tubolari riducono al minimo l'energia di deformazione del 40% per applicazioni a basso carico e alto volume.

Fabbricazione di lamiere personalizzate

Boda offre servizi di lavorazione della lamiera di alta qualità, con consulenza sui materiali, ispezione e assemblaggio. Forniamo una vasta gamma di finiture superficiali e metodi di giunzione post-lavorazione e fabbricazione, tra cui: 

• rivettatura
• Saldatura (saldatura laser e a punti)
• saldatura
• Brasatura
• Bulloneria e orlo

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Conclusione

I rivetti sono fondamentali nella lavorazione della lamiera e rappresentano il metodo standard per unire pannelli e lamiere senza l'utilizzo di calore o alterazioni del materiale. La scelta del tipo di rivetto più adatto è essenziale per l'integrità strutturale e per la realizzazione di giunzioni affidabili. La distinzione tra i diversi tipi di rivetti permette di selezionare quelli con caratteristiche quali smorzamento delle vibrazioni, resistenza al taglio e materiale, garantendo così una lunga durata alle giunzioni e la loro resistenza all'usura e agli urti.

FAQ

A cosa servono i rivetti?

I rivetti vengono utilizzati per unire in modo permanente i materiali. Sono comunemente impiegati nella lavorazione della lamiera, nelle applicazioni aerospaziali e nei pannelli automobilistici, dove forniscono connessioni robuste e prive di vibrazioni. 

Qual è la differenza tra rivettatura e saldatura?

La principale differenza tra rivettatura vs saldatura La rivettatura è un tipo di giunzione. I rivetti uniscono il materiale meccanicamente senza calore o deformazione diretta del materiale. La saldatura utilizza il calore per fondere termicamente il materiale.