Partie 1 : Matière première pour la production de rivets - Aluminium

Grâce à sa légèreté, sa grande ductilité, sa résistance à la corrosion et son rapport coût-efficacité, l'aluminium est largement utilisé dans la fabrication des rivets. Différents types de rivets — rivets aveugles, rivets pleins et rivets aéronautiques, par exemple — requièrent un aluminium aux propriétés mécaniques, compositions chimiques et usinabilité spécifiques. Vous trouverez ci-dessous une description détaillée des alliages d'aluminium couramment utilisés dans la production de rivets, ainsi que leurs spécifications, caractéristiques et applications.

1. Alliages d'aluminium courants pour la production de rivets

La fabrication de rivets utilise rarement l'aluminium pur (comme le 1050 ou le 1060) en raison de sa faible résistance. La plupart des rivets sont fabriqués à partir d'alliages d'aluminium, que l'on répartit en trois grandes catégories selon leurs performances et leurs domaines d'application : les alliages d'aluminium antirouille, les alliages d'aluminium durs et les alliages d'aluminium ultra-durs. Chaque alliage présente une teneur en magnésium différente. Chaque catégorie possède des nuances et des applications spécifiques.

1.1 Alliages d'aluminium antirouille

Les alliages d'aluminium antirouille sont principalement des alliages aluminium-magnésium (Al-Mg), caractérisés par une excellente résistance à la corrosion, une bonne ductilité et ne nécessitant aucun traitement thermique de renforcement. Ils conviennent aux rivets utilisés dans des environnements peu contraignants, aux assemblages faiblement sollicités et aux applications exigeant de bonnes performances de soudage.

● (5052 Aluminium)L'aluminium antirouille le plus couramment utilisé pour les rivets. Il présente une faible résistance mécanique, une grande plasticité à l'état recuit, une excellente résistance à la corrosion et une bonne soudabilité, mais une faible usinabilité. Il convient à la fabrication de rivets soumis à de faibles charges et utilisés dans des milieux liquides ou gazeux, tels que les rivets pour réservoirs et conduites d'huile, ainsi que pour les structures légères courantes. Il est souvent utilisé sous forme de fil pour la fabrication de rivets en raison de sa bonne aptitude au formage à froid.rivet aveugle multigrip 5052 .

● (5056 Aluminium): Un agent anticorrosion à base de magnésium-aluminiumAlliage d'aluminium résistant à teneur en magnésium légèrement supérieure à celle des alliages d'aluminium standards. Ce matériau ne peut être renforcé par traitement thermique ; il présente une ductilité élevée à l'état recuit et une bonne soudabilité. Il est principalement utilisé dans la fabrication de rivets, notamment pour les assemblages exigeant une meilleure résistance à la corrosion que l'acier 5052, comme les rivets utilisés dans les équipements marins et les composants automobiles légers. rivet aveugle à trois volets,rivet aveugle à extrémité étanche

● (5054 Aluminium)Ce matériau, d'une résistance modérée et d'une grande plasticité, convient à la fabrication de rivets pour pièces soudées, canalisations et conteneurs immergés dans des liquides. Il peut également être utilisé dans les assemblages d'équipements mécaniques courants nécessitant une résistance à la corrosion.

1.2 Alliages d'aluminium durs

Les alliages d'aluminium durs sont principalement des alliages aluminium-cuivre-magnésium (Al-Cu-Mg), qui peuvent être renforcés par traitement thermique (trempe + vieillissement naturel). Leur résistance est supérieure à celle des alliages d'aluminium antirouille, ce qui les rend adaptés aux rivets soumis à des charges moyennes, comme ceux utilisés dans les équipements mécaniques, les structures automobiles et les pièces aéronautiques.

Ce type d'aluminium étant rarement utilisé pour les rivets aveugles, nous n'entrerons pas dans les détails ici.

1.3 Alliages d'aluminium ultra-durs

Les alliages d'aluminium ultra-durs sont principalement des alliages aluminium-zinc-magnésium-cuivre (Al-Zn-Mg-Cu), qui présentent la plus haute résistance parmi les alliages d'aluminium après traitement thermique. Ils conviennent aux rivets haute résistance et soumis à de fortes charges, tels que ceux utilisés dans l'aéronautique, l'aérospatiale et les équipements mécaniques de pointe. Ce type d'aluminium étant rarement utilisé pour les rivets, nous n'entrerons pas dans les détails ici.

2. Principales exigences de performance des matériaux en aluminium pour rivets

Les rivets doivent résister aux forces de cisaillement, de traction et de déformation lors de leur installation et de leur utilisation ; les matériaux en aluminium doivent donc répondre à des exigences de performance strictes. Les principales exigences de performance sont les suivantes :

2.1 Propriétés mécaniques

● Résistance au cisaillementLes indicateurs de performance clés d'un rivet déterminent la capacité de charge de l'assemblage. Pour les rivets en aluminium inoxydable (tels que les références 5052, 5054 et 5056), la résistance au cisaillement est généralement de 80 à 120 MPa ; pour les rivets en aluminium dur, elle est de 180 à 280 MPa ; et pour les rivets en aluminium à ultra-haute résistance, elle peut atteindre 300 à 400 MPa. Par exemple, la résistance au cisaillement des rivets en alliage d'aluminium 2A04 est supérieure ou égale à 274 MPa, et celle des rivets en alliage d'aluminium 2B12 est supérieure ou égale à 265 MPa.

● DuctilitéLors de leur installation, les rivets doivent se déformer (par exemple, en évasant la queue des rivets aveugles) ; le matériau doit donc présenter une bonne ductilité (allongement ≥ 10 %). Les alliages d’aluminium antirouille offrent la meilleure ductilité, suivis des alliages d’aluminium durs, tandis que les alliages d’aluminium superdurs présentent une ductilité relativement faible.

● Résistance à la tractionCe dispositif garantit que le rivet ne se casse pas lors de la pose et de l'utilisation. La résistance à la traction des rivets en aluminium se situe généralement entre 100 MPa (5052) et 500 MPa, ce qui correspond à leur résistance au cisaillement.

2.2 Contrôle de la composition chimique

La composition chimique des matériaux en aluminium influe directement sur leurs performances. Par exemple, la teneur en magnésium des alliages d'aluminium antirouille (5052, 5054, 5056, etc.) est généralement de 3 à 5 %, ce qui détermine leur résistance à la corrosion et leur ductilité. La teneur en cuivre des alliages d'aluminium durs est de 2 à 5 %, et constitue l'élément clé pour le renforcement par traitement thermique. Les éléments d'impuretés (tels que le fer et le silicium) doivent être strictement contrôlés afin de ne pas réduire la ductilité et la résistance à la corrosion du matériau. Par exemple, dans la formulation des rivets en alliage d'aluminium résistant à la corrosion, la teneur en silicium est maintenue entre 0,20 et 0,25 % en poids, la teneur en fer entre 0,15 et 0,20 % en poids, et le rapport Si/Fe est supérieur ou égal à 1 afin d'éviter la formation de phases fragiles qui nuiraient aux performances.

2.3 Performances de traitement

● Performances en frappe à froidLa plupart des rivets sont formés par frappe à froid ; l’aluminium utilisé doit donc présenter une bonne aptitude à la déformation à froid afin d’éviter les fissures lors de cette opération. Les alliages d’aluminium antirouille et les alliages d’aluminium durs à l’état recuit offrent d’excellentes performances en frappe à froid.

● Performances de tréfilageLes fils de rivet doivent être étirés au diamètre requis ; le matériau doit donc présenter une bonne aptitude au tréfilage, un diamètre uniforme et être exempt de défauts de surface (rayures, fissures, etc.). Le processus de fabrication des rivets en alliage d'aluminium résistant à la corrosion comprend plusieurs étapes d'étirage, ce qui exige du matériau une aptitude au tréfilage stable.