Solutions pour petits rivets

Jay-Cee Sales stocke près de 10 millions de livres de fixations dans son usine de Farmington, MI, y compris de petits rivets standard de nombreux fournisseurs. Photo avec l'aimable autorisation de Jay-Cee Sales & Rivet Inc.

Les fabricants de diverses industries utilisent la machine BSV-125 pour former radialement de petits rivets. Photo publiée avec l'aimable autorisation du groupe Orbitform

L'unité de rivetage servo électrique ER-O3U installe avec précision des rivets jusqu'à 0,079 pouce de diamètre. Photo publiée avec l'aimable autorisation de BalTec Corp.

Une fixation filetée, la vis Avdel Rivscrew offre la vitesse de placement des rivets, avec l'avantage de l'amovibilité et de la réutilisation. Photo avec l'aimable autorisation de Stanley Engineered Fastening

Redémarrer de vieilles émissions de télévision avec des personnages célèbres fait fureur à Hollywood ces jours-ci. Si jamais ce mouvement prenait racine dans la fabrication, Rosie the Riveter serait une icône parfaite à réintroduire dans l'industrie.

Le Redémarré Rosie utiliserait des outils sans fil dans une usine du futur, bien sûr. Elle montrerait également sa polyvalence en installant tous les types et toutes les tailles de rivets, plutôt que de simples rivets solides utilisés pour construire des avions. Deux types souvent négligés qu'elle pourrait présenter sont les petits et les micro-rivets.

« Les petits et les micro-rivets sont assez faciles à installer et peuvent être installés à un volume faible, moyen ou élevé, avec le bon équipement », explique Samir Custovic, chef de produit nord-américain pour la fixation aveugle chez Stanley Engineered Fastening. "La clé est la répétabilité de la configuration, de sorte que les trous de matériau soient rapidement alignés et que le rivet soit correctement inséré."

Stanley propose un micro-rivet POP et deux types de petits rivets, dont l'Avdel Rivscrew. Cette fixation filetée unique offre la vitesse de placement des rivets, avec l'avantage de l'amovibilité et de la réutilisation. Il élimine également le besoin d'opérations coûteuses de taraudage ou de filetage, tout en créant un frein filet avec une résistance aux vibrations plus élevée que les vis standard.

Les vis à riveter ont une tête hexagonale, sont disponibles en différentes longueurs et configurations, et sont compatibles avec le métal, le plastique, l'aluminium, le magnésium, le nylon et le zinc moulé sous pression. L'acier étamé en option facilite le soudage et augmente la conductivité électrique. Le retrait s'effectue facilement avec une clé hexagonale standard.

Depuis 2020, un grand équipementier automobile américain et Tier 1 sont des utilisateurs à haut volume du Rivscrew. Le niveau 1 utilise plusieurs des rivets pour installer des caméras de recul, tandis que l'OEM maintient les assemblages de plaque de porte intérieure en place avec des Rivscrews.

"La tête d'entraînement de certaines des petites vis que le fabricant utilisait était souvent arrachée, il a donc envisagé d'essayer la Rivscrew", note Custovic. "La facilité d'entretien et une installation plus simple avec des outils pneumatiques sont des avantages tout aussi importants pour l'entreprise."

La popularité croissante des petits et micro-rivets est directement liée à la tendance à la miniaturisation dans la fabrication. En fait, les ingénieurs auraient du mal à concevoir des gadgets et des produits plus petits sans ces attaches.

Les petits rivets ont un diamètre de tige de 2 à 3,5 millimètres (0,079 à 0,138 pouce) et peuvent être aveugles (extrémité ouverte), pleins, tubulaires, semi-tubulaires ou fendus. La tige ne dépasse généralement pas 3 pouces de longueur. Les micro-rivets ont une tige jusqu'à 2 millimètres de large et 5 millimètres (0,197 pouce) de long.

Les petits rivets sont en acier, en acier inoxydable, en aluminium, en laiton ou en cuivre. Custovic dit que les micro-rivets de Stanley ont une tête en aluminium, avec un mandrin en acier ou en acier inoxydable. Les rivets en acier inoxydable sont recommandés pour les produits médicaux en raison de leur résistance à la corrosion.

« La plupart de nos clients installent de petits rivets dans des dispositifs médicaux, des petits appareils électroniques et des bijoux », explique Denny Lytle, directeur technique chez BalTec Corp. « Ces entreprises préfèrent la permanence d'un rivet à l'éventuel desserrage d'une vis. Les entreprises d'électronique apprécient particulièrement cet avantage lors de la fixation des bornes dans les circuits imprimés, sans parler du fait que les petits rivets sont moins chers et s'installent plus rapidement. »

Bryan Wright, vice-président des ventes et du marketing chez Orbitform Group, explique que de petits rivets peuvent être trouvés dans les disjoncteurs et les blocs de fusibles, les luminaires et les prises électriques. Les entreprises qui fabriquent des conduits de CVC sont un autre gros utilisateur.

"Les entreprises qui fabriquent des outils à main, des couteaux polyvalents et des lames à cran d'arrêt adorent les petits rivets", ajoute Wright. "La raison en est que tous ces produits nécessitent de très petits joints pivotants, et les petits rivets sont parfaits pour cela."

"Nous vendons des petits rivets aux fabricants de toutes les grandes industries, ainsi qu'à d'autres distributeurs", note Allan Weitzman, vice-président de Jay-Cee Sales & Rivet Inc., qui vend des petits rivets depuis la fin des années 1940. « Aucune industrie ne domine nos ventes de ces rivets. Les acheteurs vont des fabricants d'appareils médicaux, d'échelles et de chaises pliantes à ceux qui assemblent des équipements de barbecue, des remorques et des automobiles. Ces derniers utilisent les rivets pour joindre deux pièces de tôle et la rendre aussi légère que possible.

Les petits rivets ont peu d'inconvénients. Le principal, commun à tous les rivets sauf le Rivscrew, est le non démontage. Les rivets sont une fixation permanente, ce qui rend le retrait difficile, contrairement à une vis et un écrou. La résistance limitée au cisaillement et à la traction en est une autre, selon Weitzman. Plus le rivet est petit, plus la résistance au cisaillement et à la traction est faible.

Les micro-rivets de Stanley ont une résistance au cisaillement de 66 livres et une résistance à la traction de 87 livres, explique Custovic. Il souligne également que, même si les petits rivets en cuivre ont une résistance au cisaillement et à la traction plus élevée, ils ont tendance à être utilisés de manière plus sélective en raison de la douceur du matériau et de sa sensibilité aux dommages.

Jay-Cee stocke près de 10 millions de livres de fixations dans son usine de Farmington, MI, y compris de petits rivets standard de nombreux fournisseurs. Sur demande, l'entreprise peut obtenir de petits rivets avec un diamètre de tête et de tige, un type de matériau et une longueur de rivet personnalisés.

La taille minimale de commande pour les rivets personnalisés est généralement de 25 000 pièces, selon Weitzman. Les entreprises achètent de petits rivets standard en lots aussi petits que 100 et jusqu'à 1 million. Il ajoute que le marché des petits rivets est stable, même si les prix augmentent cette année - dans certains endroits jusqu'à 20 % ou plus.

"Les magasins à grande surface comme Home Depot proposent de petits rivets, mais généralement uniquement du type aveugle", explique Weitzman. "Tout aussi important, leurs rivets ne sont pas fabriqués selon les mêmes normes ou niveaux de qualité que les nôtres."

Parmi les nombreux clients de Jay-Cee qui fabriquent des petits rivets, il y a des entreprises qui fabriquent des sièges et des échelles. Un fabricant de sièges est venu chez Jay-Cee il y a plusieurs années à la recherche d'un rivet plus petit.

"Le rivet qu'il utilisait était trop long d'au moins trois tailles", se souvient Weitzman. "Nous leur avons fourni le petit rivet de taille appropriée, qui est installé avec un pistolet à riveter pneumatique, et cela leur a permis d'économiser environ 20 % sur les coûts de rivetage depuis."

En ce qui concerne les échelles, un fabricant a demandé l'aide de Jay-Cee lorsque le petit rivet solide qu'il utilisait se dilatait parfois légèrement et empêchait le pivotement. Weitzman dit que son entreprise a recommandé de remplacer ce rivet par un rivet semi-tubulaire de 0,1875 pouce de diamètre, qui ne se dilate pas de manière radiale et n'interfère pas avec le mouvement de l'échelle.

"Développez dès le début une relation solide avec votre fournisseur de rivets et tenez-le responsable de fournir systématiquement des rivets conformes aux spécifications", recommande Wright. "Ceci est crucial avec les petits rivets, qui ont généralement une tolérance plus serrée que les rivets standard et coûtent plus cher en raison d'un usinage supplémentaire."

Les rivets aveugles Avdel SKK de Stanley sont dotés d'un mandrin qui est tiré à travers lors de l'installation sans laisser de tête lâche n'importe où dans le joint. L'avantage de ceci, selon Custovic, est qu'il n'y a pas de bruit de cliquetis lorsque le joint vibre.

Doté d'un corps en acier zingué (dessus) et d'un mandrin en acier revêtu de 0,118 pouce de diamètre, le rivet à double tête fraisée offre une force de serrage constante et une surface de pose affleurante des deux côtés de l'application. La rigidité structurelle est un autre avantage, dit Custovic.

"L'installation de rivets toutes les 2 secondes est possible avec notre système automatisé POP Rivet Presenter", note Custovic. "La saillie de la queue de la feuille arrière de chaque fixation installée jusqu'à 0,016 pouce est autorisée. Les utilisateurs finaux peuvent également demander des mandrins colorés pour accélérer l'identification visuelle des différentes tailles de pièces."

Comme les rivets standards, les petits rivets sont installés soit avec un équipement traditionnel (équipé d'un nez, de mâchoires et d'un poussoir de mâchoires personnalisés), d'une riveteuse à percussion, d'une presse ou d'une machine de formage orbitale ou radiale. Les fournisseurs d'équipements proposent une large gamme d'outils semi-automatiques manuels, pneumatiques, électriques et à batterie, ainsi que des systèmes en ligne entièrement automatisés.

Légers et polyvalents, les outils manuels de type pince sont généralement limités aux applications à faible volume. Les outils d'installation automatisés, tels que les pistolets à riveter à poignée pistolet, offrent une plus grande capacité de traction et sont mieux à même de résister au coup de pied créé lors de la pose d'un rivet.

Les riveteuses en ligne sont conçues pour les applications à grand volume. Ils peuvent être équipés de plusieurs têtes qui installent simultanément plusieurs fixations et être fournis avec des unités d'alimentation automatique qui contiennent une grande quantité de rivets. Dans tous les cas, lors de la pose de rivets aveugles, les mandrins cassés tombent soit au sol, soit sont déplacés par aspiration dans un dispositif de collecte.

La gamme d'équipements de Jay-Cee comprend des pistolets à riveter électriques, des pistolets pop et des outils pour rivets aveugles, des riveteuses pneumatiques à compression, des marteaux pneumatiques (avec régulateur), des marteaux à riveter et des riveteuses à percussion. L'entreprise vend également des outils spécialisés pour les rivets pleins et semi-tubulaires et les écrous à sertir.

BalTec fabrique plusieurs machines de formage radial pour l'installation de rivets. Le rivetage radial est un processus de formage à froid qui utilise un outil de martelage sur une broche rotative. L'outil se déplace à un angle de 2 à 6 degrés, en fonction de la longueur d'outil requise, et se déplace en forme de rosette sur la tête du rivet pour pétrir le matériau à une vitesse constante et à un rythme uniforme dans la forme souhaitée.

Selon Lytle, de nombreux fabricants utilisent l'unité de servo-rivetage électrique ER-O3U de BalTec en conjonction avec un indexeur rotatif pour l'assemblage de pièces de volume moyen avec de petits rivets. L'ER-O3U a une conception mince (avec acheminement interne des câbles) et offre un contrôle de processus avancé pour une installation précise de rivets jusqu'à 0,079 pouce de diamètre. Il produit une force de formage de 0,3 à 3 kilonewtons, avec une course linéaire jusqu'à 100 millimètres.

L'unité mesure la position des rivets via deux systèmes indépendants, et ses servocommandes surveillent la température du moteur pour optimiser les performances. La lubrification de la broche est continue et contrôlée par logiciel.

Le rivetage orbital diffère du rivetage radial d'une manière fondamentale, selon Wright. La broche déplace le matériau à des vitesses différentes, celui près du périmètre du rivet se déplaçant plus rapidement et plus loin que le matériau près du centre.

"Certains facteurs d'application déterminent si le formage radial ou orbital est préférable pour installer un petit rivet", explique Wright. "Le radial est une bonne solution lorsque le rivet est petit, a une tige relativement longue et est difficile à accéder et à sécuriser pendant le processus de formage. Orbital est le choix de rivetage préféré dans presque toutes les applications car la machine orbitale coûte moins cher à exploiter et à entretenir."

Les modèles BSV-125 et BR-240 d'Orbitform sont très populaires parmi les fabricants qui installent de petits rivets. Les utilisateurs réguliers comprennent des entreprises qui fabriquent des instruments médicaux, des appareils électroniques et des serrures de fenêtres et de portes.

Récemment, un fabricant d'agrafeuses chirurgicales utilisait une presse pour assembler des prototypes d'un nouveau produit. Les tests ont indiqué une étanchéité et une incohérence de couple sur chacun des trois joints rivetés en acier inoxydable de l'appareil d'une pièce à l'autre. Cela s'est produit parce que la quantité de force appliquée lors de la formation du rivet faisait gonfler la tige du rivet, entraînant une déformation de certains composants de la pile de joints.

"On nous a demandé d'effectuer des tests de laboratoire supplémentaires et de déterminer le meilleur processus de rivetage pour atteindre des exigences fonctionnelles cohérentes des joints d'agrafeuse", se souvient Wright. "Le rivetage radial s'est avéré être le processus de choix, exerçant la quantité minimale de force de charge vers le bas et latéralement pour former avec succès les rivets. Les tests en laboratoire ont également montré qu'il est préférable de former chaque rivet séparément, plutôt que de faire les trois simultanément, comme cela a été fait avec la presse."

Pour répondre aux exigences de production de l'entreprise pour l'application, Orbitform a fourni une riveteuse radiale BR-240 avec un ensemble de glissières de montage XY. L'assemblage implique maintenant de positionner l'agrafeuse sous la tête de rivetage du BR-240 à chaque position de rivet avant d'activer manuellement la machine pour installer le petit rivet. Les avantages permanents incluent des joints sans dommages et cohérents, ainsi qu'un débit de production maximal.

Pour l'installation des fixations Rivset, Custovic recommande aux assembleurs d'utiliser le SB25PT-05 alimenté par batterie de Stanley. L'outil crée rapidement des joints reproductibles avec une grande précision. Ses caractéristiques standard incluent une gâchette à un seul doigt à faible force, une poignée ergonomique à prise souple pour le confort de l'opérateur et une lumière LED pour assurer une ligne de vue dégagée sur l'application.

Jim est rédacteur en chef de ASSEMBLY et possède plus de 30 ans d'expérience éditoriale. Avant de rejoindre ASSEMBLY, Camillo était rédacteur en chef de PM Engineer, Association for Facilities Engineering Journal et Milling Journal. Jim a un diplôme d'anglais de l'Université DePaul.