Rivetage à chaud vs rivetage à froid : différences clés expliquées

L'assemblage par rivetage est un type d'assemblage permanent qui unit deux composants métalliques de manière suffisamment solide. Il fournit un joint durable, sain et fiable ; notamment, sa capacité anti-desserrage même sous vibrations incessantes favorise le rivetage sur le soudage dans de nombreuses occasions, y compris les constructions de ponts. Le rivetage est essentiellement un assemblage par recouvrement de deux pièces à l'aide de rivets avec l'assistance de plaques de couverture. Le rivet est essentiellement une petite tige cylindrique, généralement en matériau tendre, avec une tête à une extrémité. L'axe cylindrique du rivet doit être suffisamment plus long que l'épaisseur cumulée des composants et des plaques de couverture. Lors du rivetage, ces rivets sont insérés dans des trous percés sur les composants aux emplacements prévus, et l'extrémité saillante (partie queue) du rivet est martelée (refoulement) pour former une seconde tête. Les deux extrémités fixées du rivet maintiennent fermement les composants.

Selon la température à laquelle la partie saillante du rivet est martelée, le rivetage se divise en deux catégories : rivetage à chaud et rivetage à froid.

Dans le rivetage à chaud, l'extrémité du rivet est chauffée par un moyen externe (flamme) avant martelage. La température de chauffage se situe autour des 2/3 du point de fusion du matériau du rivet. Grâce à ce chauffage, le matériau devient mou et plastique, nécessitant ainsi une force de refoulement moindre. Le rivetage à chaud est donc privilégié quand le matériau du rivet est dur (ex: acier inoxydable) car une force moindre est requise. Il est aussi favorable pour les rivets de grand diamètre, généralement supérieur à 10 mm. La dilatation thermique du rivet due au chauffage joue aussi un rôle important dans la force de serrage.

À l'inverse, le rivetage à froid s'effectue à température ambiante uniquement. Le rivet n'est pas chauffé et le martelage se fait à température ambiante. Une force comparativement plus élevée est requise pour le refoulement ; cependant, aucune source de chaleur n'est nécessaire pour chauffer les rivets. Le temps de chauffage n'étant pas associé, le processus est comparativement plus rapide. Cependant, si le diamètre du rivet est grand ou s'il est en matériau résistant, une grande force de martelage est nécessaire.

Tableau comparatif : rivetage à chaud vs rivetage à froid

Rivetage à chaud	Rivetage à froid
L'extrémité saillante des rivets est chauffée à une température élevée avant martelage.	Le martelage s'effectue à température ambiante. Aucun chauffage n'est effectué.
Nécessite une source de chaleur adaptée (flamme carburant ou gaz) pour chauffer les rivets.	Aucune source de chaleur n'est requise.
Le chauffage d'un grand nombre de rivets prend du temps. Processus plus long.	Aucun temps de chauffage associé, donc processus plus rapide.
Du fait du retrait volumique, une contrainte de traction se développe dans les rivets en refroidissant. Cette contrainte assure un serrage étanche des composants.	Aucune contrainte de traction ne se développe, donc le serrage n'est pas très étanche.
Les rivets sont soumis à la fois à des forces de cisaillement et de traction.	Les rivets sont soumis uniquement à des forces de cisaillement.
Grâce au serrage étanche, le rivetage à chaud fournit généralement des joints étanches.	Le rivetage à froid n'est pas nécessairement étanche.
Force de refoulement bien moindre car le rivet reste en état plastique grâce au chauffage.	Force de refoulement comparativement plus élevée car le matériau reste à température ambiante.
Privilégié quand le rivet est en métal ferreux ou quand son diamètre dépasse 10 mm.	Privilégié quand le rivet est en matériaux tendres ou son diamètre est inférieur à 10 mm.

Analyse détaillée des différences

Chauffage des rivets et source de chaleur

Le rivetage à chaud consiste à chauffer l'extrémité saillante des rivets à une température élevée (50–70 % du point de fusion du matériau) puis à refouler cette extrémité pour former une seconde tête. Il nécessite une source de chaleur ponctuelle et de haute densité énergétique pour appliquer la chaleur rapidement. On utilise généralement une flamme carburant ou gaz. Le rivetage à froid ne nécessite aucun chauffage pour le martelage, la source de chaleur lui est donc indifférente.

Temps de rivetage

Le rivetage à chaud prend plus de temps en raison du chauffage des rivets juste avant le martelage (refoulement). Le rivetage à froid s'effectuant à température ambiante, le temps de chauffage ne lui est pas associé. Il est donc plus rapide, plus économique et plus productif.

Contraintes sur les rivets, étanchéité et fuites

Le joint riveté subit toujours une contrainte de cisaillement car la force s'applique généralement le long des composants ou perpendiculairement à l'axe du rivet. C'est indépendant du mode de rivetage (chaud ou froid). La rupture par cisaillement des rivets est d'ailleurs un critère important de conception pour l'emplacement des rivets. Outre la contrainte de cisaillement, chaque rivet est aussi soumis à une contrainte de traction lors du rivetage à chaud. Cette contrainte est indépendante de la charge externe sur les composants. Comme tout matériau, le rivet subit une dilatation volumique pendant le chauffage. Comme l'extrémité libre est martelée à chaud, sa contraction libre est entravée, créant une contrainte de traction au refroidissement. Cette contrainte assure un serrage étanche des composants. Aucun telle contrainte de traction n'est induite lors du rivetage à froid, aucun chauffage n'étant effectué, donc aucune dilatation ou contraction volumique n'y est associée.

Force de martelage

Les matériaux d'ingénierie passent de l'état élastique à l'état plastique soit par application d'une force suffisante, soit par élévation de température à un certain niveau. Un matériau solide en état plastique devient très ductile et nécessite une force (contrainte) significativement plus faible pour se déformer. Dans le rivetage à chaud, la queue du rivet devient plastique grâce au chauffage à température élevée, nécessitant ainsi une force de martelage bien moindre. Dans le rivetage à froid, le matériau du rivet reste en état élastique sans chauffage, nécessitant une force de martelage comparativement plus élevée pour bomber la queue.

Quand privilégier le rivetage à chaud ?

Si le matériau du rivet est dur, comme l'acier inoxydable, le rivetage à chaud est privilégié, sinon une grande force de martelage devrait être appliquée. Par conséquent, quand le matériau est tendre, comme l'aluminium ou le laiton, le rivetage à froid peut être effectué. Du point de vue dimensionnel, si le diamètre du rivet dépasse 10 mm, le rivetage à chaud est recommandé car il nécessite moins de force lors du refoulement. Pour les rivets de plus petit diamètre, le rivetage à froid peut être réalisé.

Cette comparaison scientifique entre rivetage à chaud et rivetage à froid vous est présentée. Pour approfondir le sujet, consultez les références suivantes :

• Difference Between Hot Riveting and Cold Riveting par difference.minaprem.com.
• Introduction to Machine Design par V. B. Bhandari (2017, McGraw Hill Education India Private Limited).