Différence entre le joint de soudure et le joint de rivet

L'assemblage fait partie intégrante de la fabrication car il facilite la production facile, efficace et économique de pièces de forme complexe. L'objectif fondamental de l'assemblage est d'assembler deux ou plusieurs composants solides de manière à ce qu'ils puissent former une seule unité et puissent ensuite exécuter les fonctionnalités prévues. Pour atteindre cet objectif, un certain nombre de processus d'assemblage ont évolué à travers les âges qui peuvent joindre les éléments structurels de différentes manières. De manière générale, ces processus peuvent être classés en processus d'assemblage temporaires et permanents. Un joint temporaire permet le démontage des pièces jointes sans les casser; tandis qu'un joint permanent ne permet pas un démontage facile des composants joints sans les casser.

Le joint de soudure et le joint de rivet sont considérés comme des joints permanents ; mais leurs techniques d'assemblage, les caractéristiques des joints ainsi que les domaines d'application sont différents. Par définition, le soudage est un type de processus d'assemblage permanent par lequel deux composants ou plus peuvent être assemblés par formation de coalescence avec ou sans application de chaleur, de pression et de matériau de remplissage. Donc ici l'assemblage prévu est obtenu par la formation d'un cordon de soudure ou coalescence entre deux composants.

D'un autre côté, faisant est également un processus d'assemblage permanent où deux composants peuvent être assemblés au moyen de longs rivets cylindriques insérés dans des trous, qui sont percés sur les composants avant le rivetage. Alors que le soudage nécessite une préparation des bords lorsque l'épaisseur de la plaque est supérieure, le rivetage nécessite toujours des trous pré-percés sur le composant, ce qui réduit la capacité de charge de la structure jointe. Cependant, les performances du joint de soudure diminuent lorsqu'elles sont soumises à des vibrations ; mais les joints de rivet présentent d'excellentes performances dans la même situation. Diverses différences entre le joint de soudure et le joint de rivet sont fournies ci-dessous sous forme de tableau.

Table :Différences entre le joint de soudure (soudure) et le joint de rivet (rivetage)

Joint de soudure	Joint de rivet
Le joint de soudure ne nécessite pas de trous sur les composants à assembler. Cependant, la préparation des bords peut être effectuée avant le soudage.	Le joint de rivet nécessite une série de trous sur le composant avant le rivetage pour le passage des rivets.
La résistance du joint de soudure est très élevée. Les structures soudées ont une résistance égale à celle des composants parents.	Les structures rivetées ont une résistance inférieure par rapport aux structures mères en raison de la section transversale réduite.
La capacité de charge du joint soudé est beaucoup plus élevée et les joints sont également fiables.	Pour un même composant joint par rivetage, la capacité de charge sera inférieure en raison de la section transversale inférieure.
Le soudage, en particulier les procédés de soudage par fusion, modifie les propriétés métallurgiques du matériau au niveau du joint et autour de celui-ci.	Le rivetage ne modifie pas les propriétés métallurgiques du composant.
Les joints de soudure sont sensibles aux vibrations.	Les joints à rivets fonctionnent parfaitement sous les vibrations.
Le joint de soudure ne nécessite pas de sangle, de rivet, etc. supplémentaires. Cependant, le métal d'apport peut être utilisé lorsque l'écart de racine est plus important.	Le joint de rivet nécessite intrinsèquement divers accessoires tels que des rivets, des sangles, etc. Cependant, le soi-disant métal d'apport n'est pas nécessaire.
Les structures soudées sont plus légères.	Les structures rivetées sont plus lourdes en raison de l'utilisation de sangles supplémentaires.
Un joint de soudure sans défaut ne modifie pas la dimension de la structure.	Le changement dimensionnel est inhérent au rivetage en raison de l'application de plaques et de rivets supplémentaires.
Le soudage offre un joint apparemment magnifique.	En raison de la présence de têtes de rivets et d'une partie martelée opposée à la tête, l'apparence est gênée.
Il offre des surfaces de glissement car aucune partie saillante n'existe sur la surface. Le renfort peut être enlevé par meulage.	Il n'offre pas de surface de glissement car les parties saillantes sont inhérentes au rivetage.
La conception d'un joint soudé est simple, rapide et économique.	La conception d'un joint de rivet nécessite beaucoup de calculs et prend donc beaucoup de temps.
Le processus de soudage est également plus rapide.	Le rivetage est un processus lent car le perçage de trous et le martelage de rivets nécessitent beaucoup de temps.
Le soudage peut également être utilisé pour assembler des métaux, des céramiques, des plastiques et des composites.	Le rivetage convient uniquement à l'assemblage de métaux.
L'assemblage par recouvrement, l'assemblage bout à bout, l'assemblage en T, l'assemblage cylindrique, etc. sont possibles par soudage.	Le rivetage ne convient que pour l'assemblage bout à bout. L'assemblage par recouvrement nécessite des plaques supplémentaires.
Le soudage a un vaste domaine d'application allant de l'assemblage de plaques minces dans l'industrie automobile à l'assemblage de tuyaux.	Le domaine d'application du rivetage est étroit. Les applications typiques incluent les récipients sous pression, les bouteilles de gaz, les chaudières, etc.

Exigence de trous sur les composants : Le soudage ne nécessite aucun trou ou fente à faire sur le composant parent ; cependant, la préparation des bords est souhaitée si l'épaisseur du composant est supérieure. Ces bords préparés sont à nouveau remplis de métal d'apport lors du soudage. Le rivetage nécessite la réalisation de trous sur le composant pour le passage des rivets. Ces trous sont en fait des parties faibles et réduisent la résistance globale des composants, comme indiqué dans la section suivante.

Résistance de l'articulation et capacité de charge : Un joint soudé sain est considéré comme ayant une résistance à 100 % ; en fait, la résistance d'un joint sans défaut est supérieure à celle du composant. Ainsi, l'assemblage soudé a la même résistance que celle des composants parents. Mais les assemblages rivetés ont une résistance nettement inférieure du fait de la présence de séries de trous percés sur les composants pour le passage des rivets. De tels trous réduisent en fait la surface de section transversale résultante de la pièce assemblée. Les rivets eux-mêmes ne contribuent pas à la résistance globale de la structure jointe. Ces zones sont également des parties mécaniquement faibles en raison de l'immense concentration de contraintes. Étant donné que la résistance est proportionnelle à la capacité de charge de l'élément solide, la capacité de charge de la structure soudée est considérablement supérieure à celle de la structure rivetée.

Modifications des propriétés métallurgiques : Les changements métallurgiques sont inhérents à de nombreux procédés de soudage principalement en raison du chauffage à une température élevée et du refroidissement ultérieur. La plupart des procédés de soudage par fusion (tels que le soudage à l'arc, le soudage au gaz, le soudage par résistance et le soudage par faisceau d'énergie intense) et certains procédés de soudage à l'état solide (où l'élévation de température est considérablement élevée comme le soudage par friction) ont tendance à modifier diverses propriétés métallurgiques telles que la structure du grain, l'orientation du grain , niveau de défauts cristallins, etc. De tels changements peuvent être observés sur le cordon de soudure ainsi qu'autour du cordon dans la zone affectée thermiquement (HAZ). Dans la plupart des cas, de tels changements sont indésirables et désavantageux. D'autre part, l'assemblage par rivet n'affecte pas les propriétés métallurgiques du composant de base car aucune chaleur n'est induite sur le métal de base.

Performance sous vibration : Les joints soudés sont susceptibles de se rompre sous l'effet de vibrations incessantes. Pour cette raison, il n'est pas préféré pour divers assemblages dans la construction de ponts. Cependant, avec le développement important du domaine du soudage au cours des dernières décennies et l'émergence de nombreuses techniques de soudage modernes, les joints de soudure peuvent désormais être appliqués à de telles applications sans trop de problèmes. Les joints à rivets présentent d'excellentes performances sous vibration et sont donc traditionnellement utilisés dans des applications telles que la construction de brides, le boîtier de machines, etc.

Exigence d'accessoires et poids résultant : Le joint de rivet nécessite obligatoirement des plaques de sangle supplémentaires, soit d'un côté, soit des deux côtés du joint. De telles plaques augmentent le poids de la structure globale. Les rivets contribuent également à augmenter le poids car un seul rivet est plus lourd que celui du matériau composant retiré par perçage pour le passage des rivets (en raison de la tête du rivet et de l'extrémité saillante de la tige). Le soudage, en revanche, n'utilise pas de plaques supplémentaires et donc les assemblages soudés sont plus légers. Dans les méthodes de soudage homogènes et hétérogènes, un matériau d'apport est utilisé; cependant, il ne remplit que l'écart de racine présent entre deux composants et ne contribue donc pas à augmenter le poids de la structure.

Augmentation de la dimension, de l'apparence des joints et du mouvement de glissement : En raison des plaques de sangle, des têtes de rivet et de l'extrémité martelée dans la partie saillante de la tige, la dimension globale des assemblages rivetés augmente considérablement. De telles parties saillantes gênent également l'apparence et limitent également le mouvement de glissement sur la surface. Cela impose parfois des restrictions à son application. Contrairement à cela, les assemblages soudés sans défaut offrent un joint apparemment bon sans modification des dimensions des composants. Le métal renforcé, s'il est présent sur le joint en raison de l'application d'un excès de métal d'apport, peut être facilement éliminé par meulage après le processus. En plus d'améliorer l'apparence, cela améliore également les propriétés de glissement de la surface.

Temps nécessaire à la conception et au traitement : La conception d'un assemblage soudé est plus simple, plus rapide et plus économique. Le processus de soudage est également plus rapide et donc plus productif. Le rivetage nécessite de nombreux calculs pour déterminer le nombre optimal de rivets requis, leur taille et leur position, etc. Ainsi, la conception est plus compliquée et prend du temps. De plus, le perçage d'un certain nombre de trous sur le composant à des emplacements exacts et le martelage de l'extrémité saillante des rivets nécessitent un temps considérable, en particulier lorsqu'ils sont directement effectués par un opérateur humain. Ainsi, le rivetage prend également plus de temps que le soudage.

Possibilité d'assembler divers matériaux de différentes manières : Le soudage peut être avantageusement appliqué pour assembler une grande variété de matériaux, y compris les métaux, la céramique, le plastique et les composites. Un grand nombre de procédés de soudage existent pour répondre à cette exigence. De plus, l'assemblage dans différentes orientations comme l'assemblage par recouvrement, l'assemblage bout à bout, l'assemblage en T, l'assemblage cylindrique, etc. est possible par soudage. Le rivetage est préférable pour l'assemblage de matériaux métalliques en mode d'assemblage bout à bout, car l'assemblage par recouvrement nécessite des plaques supplémentaires qui peuvent ne pas être réalisables dans tous les cas.

Domaines d'application : Avec le développement important du soudage au cours des dernières décennies, il existe aujourd'hui un grand nombre de procédés de soudage qui peuvent être utilisés à des fins de fabrication très diverses. Ses applications incluent, mais sans s'y limiter, l'assemblage domestique courant, les industries automobiles, les industries électriques et électroniques, la construction civile, les applications d'assemblage aérospatiale, etc. Il peut être utilisé de manière rentable pour assembler diverses formes telles que des feuilles, des plaques, des tiges, des tuyaux, etc. Par rapport à cela, le rivetage a un champ d'application plus restreint. Les domaines typiques où le rivetage est couramment utilisé sont la construction de brides, les récipients sous pression, les chaudières, les combats de navires, les cadres domestiques, etc. Cependant, le rivetage de nos jours est principalement remplacé par le soudage car le dernier offre un son, solide, fiable et fuite - joint étanche.

Une comparaison scientifique entre le joint de soudure et le joint de rivet est présentée dans cet article. L'auteur vous suggère également de parcourir les références suivantes pour une meilleure compréhension du sujet.

• Manuel des procédés de soudage par Klas Weman (1 ^er édition, CRC Press).
• Springer Handbook of Mechanical Engineering, Volume 10 édité par K. H. Grote et E. K. Antonsson (Springer Science &Business Media).
• An Introduction to Metallurgical Laboratory Techniques par P. G. Ormandy (1 ^er édition, Pergamon Press).
• Welding and Joining of Aerospace Materials édité par M. C. Chaturvedi (1 ^er édition, Woodhead Publishing).