Les assemblages mécaniques (partie 2/2)

## Les assemblages par rivetage ### Introduction Bienvenue à cette leçon sur les assemblages par rivetage ! En technologie, vous apprendrez différentes manières d'assembler des pièces. Le rivetage est une méthode d'assemblage **permanent** très utilisée dans de nombreux domaines, de l'aéronautique à la construction en passant par la mode. Contrairement à une vis qui peut être retirée, un rivet est conçu pour lier deux ou plusieurs pièces de manière durable et difficilement démontable sans destruction. ### Concepts Clés #### Qu'est-ce que le rivetage ? Le rivetage est un procédé d'assemblage mécanique qui consiste à fixer deux ou plusieurs pièces entre elles à l'aide d'un **rivet**. Le principe est de déformer l'extrémité de la tige du rivet pour créer une seconde tête, qui emprisonne les pièces à assembler. C'est un assemblage indémontable, tout comme le soudage, mais il n'implique pas de fusion de matière et est souvent utilisé pour des matériaux différents ou des matériaux qui ne supportent pas la chaleur du soudage. #### Les différents types de rivets Il existe plusieurs types de rivets, chacun adapté à des besoins spécifiques : ##### 1. Les rivets pleins (ou rivets massifs) * **Description :** Ce sont les rivets les plus anciens et les plus solides. Ils sont constitués d'une tête et d'une tige cylindrique pleine. * **Fonctionnement :** Après avoir inséré le rivet dans un trou percé à travers les pièces, l'extrémité de la tige est déformée (écrasée) à l'aide d'outils (marteau, presse, bouterolle) pour créer une seconde tête. Cela nécessite un accès aux deux côtés de l'assemblage. * **Applications :** Construction métallique (ponts, charpentes), aéronautique. ##### 2. Les rivets aveugles (ou « pop-rivets ») * **Description :** Ces rivets possèdent une tête et une tige creuse dans laquelle se trouve un mandrin (une tige interne) avec une tête. Ils sont souvent en aluminium ou en acier. * **Fonctionnement :** Ils sont conçus pour être posés lorsqu'un seul côté de l'assemblage est accessible (d'où le terme « aveugle »). Une pince à riveter tire sur le mandrin, ce qui déforme l'extrémité de la tige creuse du rivet pour former la seconde tête. Le mandrin se casse ensuite à un point de rupture prédéfini. * **Applications :** Carrosserie automobile, tôlerie fine, électronique, installation de gouttières, réparation ménagère. ##### 3. Les rivets semi-tubulaires et tubulaires * **Description :** Similaires aux rivets pleins, mais avec un trou partiel (semi-tubulaire) ou traversant (tubulaire) dans la tige. * **Fonctionnement :** La partie tubulaire est évasée pour former la seconde tête. Moins de force est nécessaire pour les poser. * **Applications :** Articles de maroquinerie, petits assemblages, pièces nécessitant une articulation. #### Le procédé de rivetage Le rivetage se déroule généralement en plusieurs étapes : 1. **Perçage :** Des trous sont percés dans les pièces à assembler. Le diamètre du trou est légèrement supérieur à celui de la tige du rivet pour permettre son insertion facile. 2. **Positionnement :** Le rivet est inséré à travers les trous des pièces alignées. 3. **Déformation :** Une force est appliquée sur la tige du rivet pour le déformer plastiquement et créer la seconde tête, qui assure le maintien des pièces. #### Avantages et Inconvénients du Rivetage ##### Avantages : * **Assemblage permanent :** Très solide et durable. * **Polyvalence :** Peut assembler des matériaux différents (métal sur plastique, etc.) ou des matériaux qui ne sont pas soudables. * **Pas de déformation thermique :** Contrairement au soudage, il n'y a pas d'apport de chaleur qui pourrait déformer les pièces. * **Facilité d'inspection :** Un rivet bien posé est visuellement identifiable. * **Résistance aux vibrations :** Les rivets sont moins sensibles aux vibrations que certains assemblages vissés. ##### Inconvénients : * **Indémontable :** Difficile de séparer les pièces sans endommager le rivet ou les pièces. * **Perçage nécessaire :** Affaiblit les pièces en créant des trous. * **Poids :** Peut ajouter du poids à la structure (surtout avec des milliers de rivets). * **Esthétique :** Les têtes de rivets peuvent être visibles et ne pas être toujours souhaitées esthétiquement. #### Applications du rivetage Le rivetage est omniprésent : * **Aéronautique :** Pour assembler les tôles des fuselages et des ailes d'avions. * **Construction :** Pour les ponts métalliques, les charpentes. * **Automobile :** Fixation de certains éléments de châssis ou de carrosserie. * **Chaudronnerie :** Assemblage de réservoirs, de conduits. * **Mode et maroquinerie :** Pour les jeans (rivets décoratifs et de renforcement), sacs à main. ### Vocabulaire Important * **Rivet :** Pièce métallique cylindrique avec une tête, utilisée pour assembler des éléments de manière permanente par déformation. * **Tête de rivet :** Partie du rivet qui est déjà formée avant l'assemblage et qui prend appui sur l'une des pièces. * **Tige/Corps du rivet :** Partie cylindrique du rivet qui traverse les pièces et est déformée pour créer la seconde tête. * **Seconde tête (ou tête de formation) :** Tête créée par déformation de la tige du rivet après son insertion, qui emprisonne les pièces. * **Mandrin :** Tige interne d'un rivet aveugle, tirée par la pince à riveter pour déformer la tige creuse du rivet. * **Pince à riveter :** Outil manuel ou pneumatique utilisé pour poser les rivets aveugles. * **Bouterolle/Matrice :** Outil utilisé pour former la seconde tête d'un rivet plein par choc ou pression. * **Jeu fonctionnel :** Petite différence de diamètre entre le trou percé et la tige du rivet, facilitant l'insertion du rivet. ### Exemples Pratiques * **L'avion :** Regardez attentivement la surface d'un avion. Vous verrez des milliers de petits points : ce sont des rivets ! Ils maintiennent ensemble les différentes sections de la carlingue et des ailes. * **Vos jeans :** Les petits boutons métalliques aux coins des poches de vos jeans sont en réalité des rivets. Ils renforcent les coutures des zones soumises à de fortes contraintes. * **Les ponts métalliques :** De nombreux ponts anciens et même certains modernes utilisent le rivetage pour assembler les poutres massives, assurant une solidité structurelle à toute épreuve. ### Exercices 1. Définissez avec vos propres mots ce qu'est un rivetage. 2. Nommez deux types de rivets et expliquez la principale différence dans leur mode de pose. 3. Quels sont deux avantages majeurs et deux inconvénients du rivetage par rapport à d'autres méthodes d'assemblage ? 4. Dans quelle grande industrie le rivetage est-il massivement utilisé pour des raisons de sécurité ? 5. Décrivez les trois étapes principales du processus de rivetage. ### Devoir à la Maison 1. Faites une recherche et trouvez un exemple d'objet courant (autre que ceux mentionnés dans la leçon) qui utilise des rivets. Expliquez pourquoi le rivetage est une bonne solution pour cet objet. 2. Dessinez un schéma simple montrant deux plaques assemblées par un rivet plein. Identifiez la tête d'origine, la tige du rivet et la tête de formation. 3. Expliquez le rôle du « mandrin » dans le fonctionnement d'un rivet aveugle. Pourquoi est-il essentiel pour ce type de rivet ? ### Résumé Le rivetage est une méthode d'assemblage **permanent** et **robuste** qui utilise la déformation plastique d'un rivet pour lier des pièces. Il existe différents types de rivets, notamment les **rivets pleins** (nécessitant un accès des deux côtés) et les **rivets aveugles** (posables d'un seul côté). Très apprécié pour sa solidité, sa capacité à assembler des matériaux différents et l'absence de déformation thermique, il est largement employé dans des domaines critiques comme l'aéronautique et la construction. Comprendre le rivetage est essentiel pour appréhender de nombreuses technologies de fabrication et d'assemblage. ## Les assemblages par sertissage ### Introduction Bienvenue à cette leçon sur les assemblages par sertissage ! Dans le monde de la fabrication et de l'assemblage, il existe de nombreuses façons de relier des pièces entre elles. Le sertissage est l'une de ces méthodes, et elle est très courante dans de nombreux domaines, de l'électronique à la plomberie en passant par l'automobile. Il s'agit d'un procédé d'assemblage mécanique qui permet de fixer deux ou plusieurs pièces de manière permanente sans utiliser de soudures, de vis ou d'adhésifs, mais en déformant un matériau. Découvrons ensemble les principes, les applications et les avantages de cette technique. ### Concepts Clés #### Qu'est-ce que le sertissage ? Le sertissage est un procédé d'assemblage mécanique permanent qui consiste à lier deux pièces ou plus par déformation plastique localisée d'au moins l'une d'entre elles. En d'autres termes, on va "serrer" une pièce sur une autre en modifiant sa forme, créant ainsi une liaison solide et durable. #### Principe de fonctionnement Le principe du sertissage repose sur la **ductilité** des matériaux, c'est-à-dire leur capacité à se déformer plastiquement (changer de forme de manière permanente) sans se rompre sous l'effet d'une contrainte. Une pièce (souvent une cosse, un manchon ou un raccord) est pressée et déformée autour d'une autre pièce (par exemple, un fil électrique ou un tube) pour créer une connexion mécanique robuste. La déformation crée une liaison par frottement et emprisonnement. #### Types de sertissage et leurs applications Le sertissage est une technique polyvalente utilisée dans de nombreux secteurs : * **Sertissage électrique :** C'est l'une des applications les plus courantes. Il permet de connecter solidement un fil électrique à une cosse ou un connecteur. Par exemple, les câbles dans les voitures ou les appareils électroniques utilisent souvent cette méthode pour des connexions fiables et conductrices. * **Sertissage mécanique :** Utilisé pour assembler des pièces métalliques minces, fixer des rivets, des œillets (comme sur une bâche ou un vêtement) ou des éléments décoratifs. C'est un moyen rapide d'assembler des composants de manière permanente. * **Sertissage en plomberie :** De plus en plus utilisé pour raccorder des tubes (en cuivre, PER ou multicouche) sans avoir recours à la soudure. Cela simplifie l'installation et réduit les risques liés à la chaleur. * **Sertissage d'emballages :** Pour fermer hermétiquement des boîtes de conserve, des tubes cosmétiques ou des aérosols, assurant l'étanchéité et la conservation du produit. #### Avantages et inconvénients du sertissage ##### Avantages * **Rapidité et économie :** Le processus est généralement rapide et ne nécessite pas de consommables coûteux (comme des baguettes de soudure). * **Fiabilité :** Lorsqu'il est bien réalisé, le sertissage offre une excellente résistance mécanique et une bonne conductivité électrique (pour les connexions électriques). * **Propreté :** Pas de fumées, pas de chaleur intense, pas de résidus de soudure, ce qui le rend adapté à de nombreux environnements. * **Pas de zone affectée thermiquement (ZAT) :** Contrairement au soudage, il n'y a pas de risque de modifier les propriétés des matériaux par la chaleur. ##### Inconvénients * **Assemblage permanent :** Il est très difficile, voire impossible, de démonter un assemblage serti sans endommager les pièces. * **Outils spécifiques :** Nécessite des outils de sertissage (pinces, matrices) adaptés à chaque type de raccord et de matériau. * **Sensibilité à la qualité :** Un mauvais sertissage peut entraîner une connexion faible, une mauvaise conductivité électrique ou une fuite. * **Limitation des matériaux :** Principalement applicable aux matériaux ductiles. #### Outils de sertissage Les outils de sertissage varient en fonction de l'application : * **Pinces à sertir manuelles :** Pour les petits travaux ou les faibles volumes, elles sont souvent utilisées pour le sertissage électrique ou les petits raccords de plomberie. * **Pinces à sertir hydrauliques ou électro-hydrauliques :** Utilisées pour des diamètres plus importants ou des travaux plus intensifs en plomberie ou dans l'industrie. * **Machines à sertir industrielles :** Pour la production en série, elles offrent une grande précision et rapidité, notamment dans l'automobile et l'électronique. Tous ces outils comportent des **matrices** (la partie fixe) et des **poinçons** (la partie mobile) qui appliquent la pression et donnent la forme souhaitée à l'assemblage. ### Vocabulaire * **Sertissage :** Procédé d'assemblage par déformation plastique. (fr: Crimping) * **Cosse :** Pièce métallique fixée à l'extrémité d'un fil électrique par sertissage pour permettre sa connexion. (fr: Lug, terminal) * **Matrice :** Partie fixe de l'outil de sertissage qui guide la déformation. (fr: Die) * **Poinçon :** Partie mobile de l'outil qui applique la pression pour déformer la pièce. (fr: Punch) * **Ductilité :** Propriété d'un matériau à pouvoir se déformer plastiquement (sans se rompre) sous l'action d'une contrainte. (fr: Ductility) * **Assemblage permanent :** Liaison entre pièces qui ne peut être défaite sans destruction ou dommage. (fr: Permanent assembly) ### Exemples 1. **Connexion électrique :** La fixation d'une cosse Faston sur un câble électrique. La cosse en métal est pressée fermement autour des brins du fil pour assurer un contact électrique et mécanique optimal. On vérifie souvent la qualité du sertissage par un test d'arrachement et de continuité électrique. 2. **Raccord de plomberie :** L'assemblage d'un tuyau multicouche avec un raccord à sertir. Le raccord est positionné sur le tuyau, puis une pince spécifique déforme une bague métallique autour du tuyau et du raccord, créant une liaison étanche et robuste. 3. **Fermeture de boîtes de conserve :** Les bords du couvercle et du corps de la boîte sont roulés et pressés ensemble pour former un joint hermétique, garantissant la conservation des aliments. ### Exercices 1. Décrivez avec vos propres mots ce qu'est le sertissage et en quoi il diffère d'une soudure. 2. Citez deux avantages majeurs du sertissage par rapport à d'autres méthodes d'assemblage et un inconvénient important. 3. Dans quel secteur industriel le sertissage électrique est-il massivement utilisé ? Donnez un exemple concret. 4. Pourquoi est-il crucial que le matériau à sertir soit **ductile** ? ### Devoirs 1. Faites une recherche rapide sur internet pour trouver un exemple de sertissage dans le domaine de la joaillerie ou de l'horlogerie. Décrivez brièvement son application. 2. Expliquez pourquoi un mauvais sertissage sur une installation électrique domestique (par exemple, pour raccorder une prise) pourrait être dangereux. 3. Vous devez assembler de manière permanente deux tôles fines en aluminium pour former une petite boîte. Lequel des procédés suivants choisiriez-vous et pourquoi : le sertissage, le vissage avec écrous, ou le collage ? ### Résumé Nous avons exploré aujourd'hui les **assemblages par sertissage**, une technique essentielle en technologie des procédés de fabrication. Nous avons appris que le sertissage est un procédé d'assemblage mécanique permanent qui s'appuie sur la **déformation plastique** de matériaux **ductiles**. Il offre de nombreux **avantages** comme la rapidité, la fiabilité et l'absence de zone affectée thermiquement, mais présente aussi des **inconvénients** comme son caractère permanent et la nécessité d'outils spécifiques. Des applications comme le sertissage électrique, en plomberie ou pour les emballages, montrent sa polyvalence et son importance dans notre quotidien.