Guide essentiel sur les rivets et assemblages rivetés pour une construction fiable

Le rivetage est un procédé d'assemblage permanent à froid, alternative économique et robuste au soudage et au collage. Historiquement prépondérant pour les ponts, chaudières, réservoirs et grues, il reste incontournable dans l'aéronautique, le ferroviaire et les structures légères où le chauffage est proscrit.

Qu'est-ce qu'un rivet ?

Un rivet est un élément de fixation non fileté (généralement acier, aluminium, cuivre, laiton) composé d'une tête préformée et d'une tige (corps). La seconde tête est formée par déformation de la tige (écrasement, emboutissage) après insertion dans les pièces à assembler. L'opération s'appelle le rivetage.

Le choix du matériau et du traitement de surface (zinguage, anodisation) est critique pour éviter la corrosion galvanique entre pièces dissemblables. Un rivet de diamètre donné est moins résistant qu'un boulon équivalent.

Applications principales

• Assemblage de tôles et profilés minces (aéronautique : fuselage, ailes).
• Structures métalliques : ponts, charpentes, chaudières, réservoirs sous pression.
• Matériaux non soudables ou sensibles à la chaleur (composites, bois, plastiques).
• Industrie ferroviaire, navale, véhicules industriels (bus, camions).
• Assemblages soumis aux vibrations et chocs (bonne tenue en fatigue).

Types de rivets (selon la forme de tête et usage)

• Tête ronde (bombée) : standard, tête saillante, serrage efficace.
• Tête plate / conique (countersunk) : affleurante, surfaces lisses, moins résistante en cisaillement.
• Tête ovale conique : compromis esthétique/structurel pour surfaces irrégulières.
• Rivet de chaudronnerie (tête bombée, corps conique) : tolère les trous mal alignés, caoutchoutage (caulking) pour étanchéité.
• Rivet explosif : amorçage électrique, expansion de la tige, accès unilatéral (aéronautique légère).
• Rivet tubulaire / creux : faible effort de mise en œuvre, matériaux fragiles.
• Rivet de courroie (cuir, caoutchouc) : matériaux souples.
• Goupille (pin) : mécanique de précision, axe de rotation.

Types d'assemblages rivetés

Selon la disposition des tôles

• Joint à recouvrement (lap joint) : tôles chevauchées, rivets dans la zone de recouvrement. Simple, mais excentricité de charge → flexion secondaire.
• Joint bout à bout (butt joint) : tôles jointives, plaque(s) de recouvrement (simple ou double) rivetée(s) sur les deux tôles. Alignement parfait, meilleur sous flexion, mais plus de rivets.

Selon le nombre de rangées de rivets

• Un rang (simple), deux rangs (double), trois (triple), quatre (quadruple).

Selon l'arrangement des rangées adjacentes

• Rivets en chaîne : rivets alignés transversalement (même ligne perpendiculaire à l'axe).
• Rivets en quinconce (zigzag) : rangées décalées → meilleure répartition des contraintes, rendement net plus élevé.

Opérations de rivetage (à froid, diam. ≤ 8 mm acier)

1. Serrage & Perçage : tôles serrées fermement (pinces, chiens), perçage simultané pour alignement parfait. Diamètre trou = diamètre tige + 0,1 à 0,2 mm.
2. Ébavurage / Fraisage conique : fraisage à 75° pour têtes coniques.
3. Insertion / Mise en place : rivet inséré, pointeau (setter) sur la tête, marteau/pistolet sur la tige → serrage des tôles.
4. Emboutissage (Upsetting) : coups de marteau/pistolet axiaux jusqu'à remplissage du trou.
5. Formage de la seconde tête (Heading) : pointeau de formage pour tête bombée ; enfoncement direct dans le fraisage pour tête conique.
6. Finition : parachèvement de la tête de clôture.

Note : Rivets épais (>8 mm acier) → rivetage à chaud (rouge cerise). Rivets non-ferreux → état recuit, rivetage à froid.

Outillage

• Marteaux : marteaux de serrurier (50-200 g), marteaux à main (200-400 g).
• Pointeaux (setters) : pour serrer les tôles et former la tête. Empreinte trempée.
• Formeurs (headers) : finition tête bombée, empreinte polie trempée.
• Supports de rivet (contre-pointeau) : reçoivent la tête d'appui, évitent l'écrasement.
• Outils de serrage (chiens, pinces) : maintiennent les tôles.
• Rivetage mécanisé : riveteuses hydrauliques, pneumatiques, automates (cadence > 1000 rivets/h).
• Rivetage à chaud : forge, pinces à rivet, tenailles.

Avantages et inconvénients

Avantages

• Coût matériau et installation faible (surtout automatisé).
• Assemblage métaux ferreux/non-ferreux, matériaux dissemblables (Al/Cu), non-métalliques.
• Pas de zone affectée thermiquement (ZAT), pas de déformation par chaleur, préservation des revêtements.
• Excellente tenue en fatigue, cisaillement, vibrations, chocs.
• Inspection visuelle simple (pas de radiographie requise).
• Démontage possible (perçage) avec moins de dommages que soudure.
• Travail en toute position (vertical, au plafond).
• Procédé propre (pas de fumées, gaz).

Inconvénients

• Main d'œuvre plus longue (perçage, fraisage, rivetage) → coût main d'œuvre élevé.
• Trous = concentration de contraintes, affaiblissement section nette.
• Poids supérieur (rivets + plaques de recouvrement).
• Encombrement (têtes saillantes sauf fraisées).
• Étancheité non garantie (sauf rivetage à chaud + caoutchoutage ou joint d'étanchéité).
• Bruit intense (martelage).
• Non adapté aux très fortes épaisseurs ou charges extrêmes (boulonnage haute résistance, soudage préférés).

Conclusion

Le rivetage reste une technologie d'assemblage majeure, alliant simplicité, fiabilité mécanique et polyvalence matériaux. Son automatisation moderne en fait une solution compétitive pour la production de série, notamment dans l'aéronautique où la résistance à la fatigue et l'absence de ZAT sont critiques.