Un rivet aveugle a une classe de résistance

La norme est ISO 15977:2002, Open end blind rivets with break pull mandrel and protruding head, AlA/St. Ce titre constitue à lui seul une spécification : extrémité ouverte, mandrin tiré jusqu’à rupture, tête saillante, corps en alliage d’aluminium et mandrin en acier, pour des diamètres nominaux de 2,4 mm à 6,4 mm inclus. Modifier un seul de ces éléments renvoie à une autre norme de la même famille ; tout ce qui suit appartient donc à cette seule construction.

Ce que procure la lettre de classe

L’article 5 fixe des charges minimales de cisaillement et de traction pour deux classes de corps de rivet. Voici les lignes lisibles sans ambiguïté dans l’aperçu public :

Les lignes de 4, 4,8 et 5 mm se trouvent sous le filigrane de l’aperçu et n’étaient pas lisibles ; elles ne sont donc pas reproduites. Les lignes lisibles montrent que la lettre a un effet réel dans les deux directions : à 3,2 mm, H apporte la moitié en plus de la résistance au cisaillement de L ; à 6,4 mm, l’écart est de 1 200 N. Un plan qui indique un diamètre et une longueur a spécifié deux des quatre champs de la désignation.

Une valeur de ce tableau est un plafond

La dernière colonne indique maximum, et non minimum ; ce n’est pas une erreur typographique. La charge de rupture du mandrin est la force à laquelle la tige est censée casser, et la norme la plafonne au lieu d’exiger qu’elle soit élevée. Un mandrin qui refuse de rompre ne rend pas le rivet plus résistant. Il signifie que la pose n’est pas terminée et que l’effort passe dans l’outil et l’assemblage au lieu de former la tête aveugle.

C’est le même problème de lecture que pour le couple de freinage d’un écrou autofreiné, lui aussi un plafond que l’on additionne à tort à d’autres valeurs. Lorsqu’une spécification donne un maximum, il faut demander ce qui se passe mal lorsque la valeur est élevée, et non ce que l’on y gagne.

Deux très petites valeurs qui concernent le mandrin

L’article 6 exige que la charge nécessaire pour expulser le mandrin dépasse 10 N. L’article 7 fixe une charge d’essai de rétention de tête que la portion restante du mandrin doit supporter sans être éjectée :

Placée à côté du tableau de résistance, cette échelle mérite une pause. Un rivet de 6,4 mm supporte une charge minimale de cisaillement de 2 200 N, tandis que son tronçon de mandrin doit rester en place sous 50 N, soit environ cinq kilogrammes. Résistance de l’assemblage et maintien du mandrin sont deux valeurs différentes, séparées par un facteur d’environ quarante, et répondent à deux préoccupations distinctes. Si un mandrin libre dans une roue de ventilateur ou une gaine pose problème, c’est la seconde valeur qu’il faut examiner. Elle est volontairement faible, car cette tige est un résidu, pas un chemin de charge sur lequel on puisse compter.

Le trou fait partie de la résistance

L’article 3.3 donne le trou de passage, avec une tolérance étonnamment serrée :

Toutes les lignes suivent la même règle : diamètre nominal plus un dixième à plus deux dixièmes. Aucune bande d’un millimètre entier n’apparaît dans le tableau. La norme indique ensuite, dans ses propres termes, la conséquence d’un écart : la non-conformité à ces valeurs peut entraîner des difficultés d’assemblage et une réduction des charges de cisaillement et de traction spécifiées.

Une deuxième phrase semble issue de l’observation d’un atelier. Pour faciliter l’alignement, le trou peut dépasser la valeur du tableau sur la face accessible uniquement, avec là encore une possible réduction des charges spécifiées. La correction sur place est donc permise, limitée à l’une des deux tôles et assortie d’un coût. Un rivet remplit son trou : celui-ci appartient donc à la capacité de la fixation et n’est pas un simple jeu comme pour une vis.

Plage de serrage : les deux extrémités ne sont pas la même limite

Le tableau 1 donne une plage de serrage recommandée pour chaque longueur de rivet. Pour le rivet le plus court, de longueur nominale 4 mm, l’épaisseur totale indiquée est de 0,5 à 2,0 mm. Une note sous le tableau, facile à survoler, mérite une seconde lecture : les longueurs minimales de serrage ne sont données qu’à titre de recommandation, et il peut être possible de descendre sous le minimum dans certains cas.

Rien de comparable n’est dit du maximum, et cette asymétrie est l’élément utile. Une épaisseur insuffisante sort d’une recommandation. Une épaisseur excessive fait rompre le mandrin avant que la tête aveugle ne se soit formée contre quoi que ce soit : l’assemblage est moins faible qu’inachevé. La même asymétrie trompe sur les deux nombres imprimés sur une boîte de vis autoperceuses, où la capacité de perçage et la plage de serrage répondent à des questions différentes, dont une seule concerne l’épaisseur possible de l’empilage.

Où ces charges ont été mesurées — pas dans une gaine

Toutes les valeurs ci-dessus sont qualifiées par when tested in accordance with ISO 14589 ; il faut donc connaître le montage d’essai. ISO 14589:2000, Blind rivets, Mechanical testing prévoit cinq essais : cisaillement, traction, capacité de rétention de la tête du mandrin, résistance à l’expulsion du mandrin avant pose et charge de rupture du mandrin, entre 10 et 35 °C. Trois des cinq portent sur le mandrin, ce qui montre combien de difficultés résident dans la partie jetée.

Les essais de cisaillement et de traction chargent jusqu’à rupture un rivet posé dans un montage. Les plaques d’essai sont en acier d’une dureté au moins égale à 420 HV30. Chaque méthode possède deux montages : un montage courant et un montage d’arbitrage dont les inserts, en acier trempé et revenu, ont au moins 700 HV30. Ce dernier est décisif en cas de litige et reçoit des inserts neufs pour chaque programme d’arbitrage. Les plaques sont rebutées dès que les trous cessent d’être ronds.

Une charge de cisaillement publiée est donc une propriété mesurée entre deux pièces d’acier dur, avec un trou tenu au dixième de millimètre. Une gaine galvanisée de moins d’un millimètre n’est pas cela. La valeur n’est pas fausse : elle qualifie la fixation, pas l’assemblage, qui peut s’épuiser en premier. C’est la même erreur que de lire une durée de brouillard salin comme une durée de service : là aussi, l’éprouvette n’est pas la pièce.

Ce qui ne tranche pas le débat du fil

Rien de tout cela ne dit que la personne maudissant quinze rivets dans un caisson de reprise avait tort. Le démontage est destructif, il coûte une journée, et ce coût ne figure nulle part dans l’ISO 15977. Celle-ci traite de la qualité d’exécution, du contrôle de réception selon l’ISO 3269 et de la recherche de fissures sur un rivet posé sous un grossissement de 5 fois, mais jamais de la possibilité pour la personne suivante de le démonter. La maintenabilité est une exigence réelle qui doit venir du plan, car la norme de fixation ne la fournira pas.

La norme tranche en revanche l’autre moitié du débat, celle que personne n’avait. Un rivet aveugle est une fixation spécifiée avec une classe, une charge de cisaillement, une charge de traction, une charge de rupture du mandrin plafonnée, une tolérance de trou au dixième de millimètre et une procédure de réception. Une page antérieure indiquait qu’un rivet ne donne aucun effort de serrage réglable. Cela reste vrai : l’effort de serrage est ce que le sertissage produit. Il n’a jamais été vrai qu’un rivet n’avait aucune valeur chiffrée.

L’alternative souhaitée dans ce fil, une vis à tôle dans une faible épaisseur, est le cas où la capacité diminue réellement avec l’épaisseur, car c’est la longueur de filetage engagée par la tôle qui retient. Les deux fixations se spécifient, mais selon des documents et des grandeurs différents. Choisir entre elles revient à choisir laquelle devra être démontée.

Cet article ne relève pas d’une seule des six étapes : il en traverse plusieurs ou intervient après l’assemblage. Les décisions qui y conduisent sont présentées dans l’article anglais Specifying a screw.

Questions fréquentes

Les rivets aveugles ont-ils une résistance nominale ?

Oui, et même deux. L’ISO 15977 fixe pour chaque diamètre une charge minimale de cisaillement et une charge minimale de traction pour deux classes de corps, L et H ; la lettre de classe est le dernier champ de la désignation. À 3,2 mm, les valeurs lisibles sont 500 N et 700 N pour L contre 750 N et 1 100 N pour H ; à 6,4 mm, elles sont 2 200 et 3 150 contre 3 400 et 4 850. Elles s’appliquent à la construction à corps en aluminium et mandrin en acier couverte par cette norme.

Que signifie la lettre à la fin d’une désignation de rivet ?

C’est la classe de résistance du corps du rivet. Une désignation complète selon cette norme se lit Blind rivet ISO 15977 - 4 x 12 - AlA/St - L : numéro de norme, diamètre nominal et longueur, matériaux du corps et du mandrin, puis classe. Une commande limitée au diamètre et à la longueur laisse le dernier champ ouvert, malgré l’écart important entre les deux classes.

Pourquoi la charge de rupture du mandrin est-elle un maximum ?

Parce que la tige doit rompre. Elle tire le corps jusqu’à formation de la tête aveugle, puis doit céder ; une charge de rupture élevée est donc un défaut, pas une résistance supplémentaire. Dans les lignes lisibles, la norme la plafonne à 2 000 N pour un rivet de 2,4 mm et à 11 000 N pour un rivet de 6,4 mm. Pour toute valeur maximale d’une spécification, il faut demander ce qui se passe mal lorsqu’elle est élevée.

Quel effort empêche le mandrin de tomber ?

Très peu, volontairement. Avant pose, la charge d’expulsion doit seulement dépasser 10 N ; après pose, la charge d’essai de rétention de tête va de 10 N à 2,4 mm à 50 N à 6,4 mm. Un rivet de 6,4 mm avec une charge minimale de cisaillement de 2 200 N retient donc son tronçon de mandrin contre environ cinq kilogrammes. Si un mandrin libre dans une machine pose problème, c’est cette valeur qu’il faut examiner, pas la charge de cisaillement.

Quel diamètre de trou faut-il pour un rivet aveugle ?

Un trou serré. Sur toute la gamme, le trou de passage tabulé vaut le diamètre nominal plus 0,1 mm à plus 0,2 mm : un rivet de 3,2 mm demande 3,3 à 3,4 mm, et un de 4,8 mm demande 4,9 à 5,0 mm. La norme indique qu’un écart peut compliquer l’assemblage et réduire les charges spécifiées ; un trou agrandi pour l’alignement n’est permis que du côté accessible, avec le même avertissement.

Peut-on utiliser un rivet hors de sa plage de serrage ?

Les deux extrémités ne sont pas la même limite. La norme qualifie les longueurs minimales de simples recommandations et indique qu’il peut être possible de les réduire dans certains cas. Elle ne dit rien de comparable du maximum ; au-delà, le mandrin rompt avant que la tête aveugle ne se forme correctement contre la tôle éloignée. Traitez le haut de la plage comme la véritable limite et le bas comme une indication.

Références

• ISO 15977:2002 — Open end blind rivets with break pull mandrel and protruding head, AlA/St. Articles 3.3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 et 10, et tableaux 1 à 4
• ISO 14589:2000 — Blind rivets, mechanical testing. Domaine d’application et article 3, montages d’essai de cisaillement et de traction
• r/HVAC — le fil à l’origine de cette page, avec quatre-vingt-huit commentaires sur le retrait ultérieur des rivets

Les deux normes ont été lues dans leurs aperçus publics ; toutes les références d’articles et de tableaux ci-dessus proviennent de ce texte. Les numéros de catalogue ont été confirmés séparément sur le site de l’ISO, où les deux entrées sont au stade 90.93, norme internationale confirmée. Les lignes 4, 4,8 et 5 mm du tableau des propriétés mécaniques sont masquées par le filigrane et ne sont délibérément pas reproduites ; pour la même raison, seule la première plage de serrage est citée. L’aperçu de l’ISO 14589 s’arrête à la page 5 sur 13 : les montages de cisaillement et de traction sont décrits, mais pas les procédures des trois essais de mandrin. Toutes les valeurs de cette page appartiennent à la construction à corps en aluminium et mandrin en acier couverte par l’ISO 15977 et ne doivent pas être transposées aux rivets en acier ou en acier inoxydable, régis par d’autres normes de la famille. Aucun code du bâtiment, aucune spécification de gaines ni aucun document d’association professionnelle n’est cité ; aucune valeur d’arrachement d’une vis à tôle dans une faible épaisseur n’est donnée.