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Jan 30, 2024

Assemblage avec écrous à rivets

Un écrou à sertir est un rivet tubulaire monobloc fileté à l'intérieur et contre-alésé

Un écrou à sertir est un rivet tubulaire monobloc fileté à l'intérieur et contre-alésé qui peut être installé tout en travaillant entièrement d'un côté d'un panneau. Photo publiée avec l'aimable autorisation de Penn Engineering

Les écrous à sertir peuvent être fabriqués en aluminium, en acier, en acier inoxydable, en Monel et en laiton. Photo publiée avec l'aimable autorisation de Penn Engineering

Avec un outil de traction à pression, un moteur pneumatique enfile le mandrin dans l'écrou de rivet. Lorsque la fixation est insérée dans la pièce, une pression hydropneumatique est appliquée pour retirer le mandrin. Lorsqu'une pression prédéfinie est atteinte, le moteur pneumatique se réenclenche pour reculer le mandrin hors de l'écrou. Photo publiée avec l'aimable autorisation de MDS Fastening Systems

Le processus d'installation des écrous à sertir peut être automatisé. Cette machine installe automatiquement des écrous à sertir dans une pièce présentée par un robot six axes. Photo publiée avec l'aimable autorisation de MDS Fastening Systems

Leankeasy est un écrou à sertir pré-assemblé avec une vis d'accouplement. Un assembleur insère la fixation en deux parties dans le trou et utilise un tournevis pneumatique ou électrique standard pour régler l'écrou. Le sertissage de l'écrou et l'installation de la vis d'accouplement se font au cours de la même étape. Photo publiée avec l'aimable autorisation de Clufix

Les constructeurs automobiles utilisent largement les écrous à sertir pour fixer les pièces aux composants structurels. Photo courtoisie CC Tech

Les constructeurs automobiles utilisent de plus en plus de tubes métalliques hydroformés dans les structures de véhicules. Par rapport aux pièces métalliques embouties et soudées, les pièces hydroformées pèsent moins, coûtent moins cher et ont un rapport rigidité/poids plus élevé.

C'est très bien, jusqu'à ce qu'il soit nécessaire de fixer d'autres pièces à la structure avec des attaches filetées. Il se peut que le taraudage des filets dans le tube ne soit pas possible car le matériau n'est peut-être pas assez épais ou assez résistant. Les écrous à sertir, les plaques d'écrou ou les écrous à souder ne sont pas une option, car l'installation nécessite un accès au côté opposé du métal. Les écrous à cage sont une possibilité, mais ils nécessitent un trou carré et sont difficiles à installer.

C'est là qu'interviennent les écrous à riveter. Également connus sous le nom d'inserts filetés aveugles, les écrous à rivet fournissent des filetages de fixation solides dans les panneaux minces. Les attaches ont été développées à l'origine il y a des décennies par BF Goodrich pour attacher des bottes de dégivrage en caoutchouc aux ailes d'avion. Aujourd'hui, les écrous à sertir se retrouvent dans une variété de produits.

Un écrou à sertir est un rivet tubulaire monobloc fileté à l'intérieur et contre-alésé qui peut être installé tout en travaillant entièrement d'un côté d'un panneau. Comme pour un rivet aveugle classique, le corps de l'écrou à sertir est formé du côté aveugle. La bride arrière est suffisamment grande pour résister à l'arrachement même dans des conditions de charge excentrique. Étant donné que les écrous à rivets peuvent être installés sans accéder aux deux côtés du panneau, les fixations sont idéales pour fixer des pièces sur des boîtiers, des tubes ou des extrusions. Les attaches peuvent être installées dans tous les métaux, la plupart des plastiques et même la céramique.

"Les écrous à riveter sont parfaits pour les plastiques, où vous n'avez pas la possibilité de souder ou de sertir une fixation", déclare Victor Lanni, président de MDS Fastening Systems.

Les fixations peuvent être en aluminium, acier, acier inoxydable, Monel et laiton. "Le matériau le plus populaire est l'acier zingué, mais vous pouvez spécifier l'acier inoxydable si vous êtes particulièrement préoccupé par la corrosion", explique Richard J. Kull, chef de produit pour les écrous à sertir chez PennEngineering. "Les écrous à sertir en acier inoxydable sont souvent utilisés dans les installations de panneaux solaires et autres équipements extérieurs."

Une seule taille de fixation peut généralement s'adapter à une large plage de préhension. Par exemple, un écrou à rivet SpinTite de 0,42 pouce de long de PennEngineering offre une plage de prise de 0,02 à 0,08 pouce. Un écrou à rivet de 1,45 pouce de long a une plage de préhension de 0,35 à 0,5 pouce.

Les écrous à riveter sont disponibles avec une variété de styles de tête. Une large bride frontale offre une grande surface portante. Cela renforce le trou et empêche le passage. Il est également possible d'appliquer un scellant sous la bride pour les applications étanches. Une bride épaisse peut servir d'entretoise et fournir une résistance supplémentaire à la poussée. Les têtes fraisées et à profil bas garantissent une installation affleurante ou presque affleurante. Les cales ou les moletages sous la tête sont conçus pour mordre dans le matériau d'accouplement et empêcher la fixation de tourner dans le trou.

"La tête de coin est idéale pour les matériaux souples comme le plastique, la fibre de verre et l'aluminium", explique Kull. "Cependant, les écrous à sertir sont recuits, ils sont donc relativement mous. Les cales ne seront pas très efficaces sur les pièces en acier."

Les écrous à riveter sont également disponibles dans de nombreux styles de corps. L'écrou à sertir standard est cylindrique avec une surface lisse, mais les variantes incluent des corps cannelés, carrés et hexagonaux. De telles variantes sont toutes conçues pour faire une chose : empêcher la fixation de tourner dans le trou, en particulier dans les matériaux plus tendres, tels que l'aluminium et le plastique.

« S'ils ne sont pas correctement réglés, les écrous à sertir ronds peuvent tourner dans le trou à des niveaux de couple élevés », explique Lanni. "Avec une attache de forme hexagonale, vous n'avez pas ce problème.

"L'inconvénient d'une fixation de forme hexagonale est qu'elle nécessite un trou de forme hexagonale. Pour certains fabricants... il est moins cher de faire un trou rond qu'un trou de forme hexagonale."

Les écrous à sertir sont également proposés en versions ouvertes et fermées. Ces derniers sont idéaux pour les applications, telles que les points de fixation sur les extérieurs de véhicules, dans lesquelles la vis d'accouplement ne sera pas nécessairement présente. L'extrémité fermée empêche ainsi la pénétration d'eau et de poussière à l'intérieur de l'ensemble.

Les écrous à riveter peuvent être installés avec des outils à main ou, plus communément, des outils électriques. Les premiers sont similaires aux outils de pose de rivets aveugles. Ce dernier peut être portatif ou monté sur un actionneur linéaire pour un fonctionnement entièrement ou semi-automatique. Ils peuvent également être montés sur des robots à six axes.

L'outil électrique le plus simple pour installer les écrous à sertir est l'outil pneumatique "spin-spin". La fixation est vissée sur un mandrin à l'extrémité de l'outil. La fixation est ensuite insérée dans un trou de la pièce. Lorsque l'outil est actionné, le mandrin tourne rapidement et puissamment, tirant la partie filetée de la tige de l'écrou de rivet vers le côté aveugle de la pièce et formant un renflement autour de la partie non filetée. Le renflement appuie contre l'arrière du panneau, créant une force de serrage qui saisit fermement la feuille. Une fois que l'écrou du rivet est solidement fixé en place, le mandrin tourne dans la direction opposée, se dévissant de l'écrou et laissant les filets internes de la fixation intacts.

Aucune finition supplémentaire n'est nécessaire après la prise, même avec des composants revêtus ou peints. Ainsi, les écrous à sertir peuvent être montés à n'importe quelle étape du processus de production.

Une mise à niveau de l'outil spin-spin est l'outil "spin-pull". Comme avec l'outil spin-spin, un moteur pneumatique enfile le mandrin dans l'écrou. Lorsque la fixation est insérée dans la pièce, une pression hydropneumatique est appliquée pour retirer le mandrin d'une distance définie. Une fois la fixation fixée, le moteur pneumatique se réenclenche pour retirer le mandrin de l'écrou.

Une troisième option est l'outil « tirer vers la pression ». Il fonctionne de la même manière que l'outil spin-pull, mais au lieu de tirer à une distance définie, il tire à une pression définie.

"Si vous fixez du plastique souple, un outil spin-pull pourrait être préférable", déclare Lanni. "Un outil de traction-pression peut dépasser la fixation dans le matériau. D'un autre côté, si vous fixez du métal ou un plastique dur, comme le nylon chargé de verre, un outil de traction-pression est plus cohérent."

Le dernier développement dans les outils d'installation d'écrous à sertir est la surveillance des processus. "Les écrous à sertir sont notoirement difficiles à régler correctement", déclare Lanni. "La technologie de surveillance des processus mesure la force avec laquelle l'outil tire et la distance à laquelle il tire la fixation. Elle peut également compter le nombre de fixations installées au cours d'un cycle."

Les données de fixation peuvent être stockées sur un disque dur ou téléchargées sur un réseau d'atelier.

Les écrous à sertir sont utilisés dans de nombreuses applications dans de nombreuses industries. Les attaches sont utilisées dans des produits aussi disparates que les réfrigérateurs, les équipements de terrains de jeux, les meubles de bureau et les vélos.

Dans l'industrie automobile, ils sont utilisés pour fixer des composants aux tableaux de bord et aux pare-feu. Ils sont également installés dans le châssis et la carrosserie pour fixer les radiateurs, les barres de toit, les spoilers, les ailes et le carénage en plastique. Un toit rigide de rechange pour le Jeep Wrangler est fixé avec des écrous à rivets.

Dans l'industrie aérospatiale, ils sont utilisés dans les intérieurs d'avions pour fixer des bacs à bagages, des accoudoirs et des composants de cuisine et de toilettes.

Dans l'industrie de la défense, les écrous à rivets sont utilisés pour fixer les poignées et les rayonnages suspendus dans les véhicules militaires. Et, un fabricant d'abris temporaires teste les attaches pour fixer les composants aux composites en nid d'abeille.

Un fabricant d'équipements électriques utilise des écrous à sertir pour fixer les charnières de porte sur de grands boîtiers électroniques. Les fixations sont également installées dans le sol, le plafond et les murs pour fixer les composants aux boîtiers.

Bien que les écrous à sertir existent depuis des décennies, la technologie n'est pas restée statique. Les fournisseurs ont récemment introduit plusieurs nouveaux modèles.

L'automne dernier, le fabricant français de fixations Clufix a présenté le Leankeasy, un écrou à sertir préassemblé avec une vis de raccordement. Habituellement, l'assemblage avec des écrous à sertir est un processus en plusieurs étapes nécessitant un outil dédié. Avec le Leankeasy, un assembleur aligne les pièces, insère la fixation en deux parties dans le trou et utilise un tournevis pneumatique ou électrique standard pour régler l'écrou. Le sertissage de l'écrou et l'installation de la vis d'accouplement se font au cours de la même étape.

Le Leankeasy est disponible en taille M6 avec une plage de préhension (côté écrou) de 0,5 à 3 millimètres et une plage de serrage (côté tête de vis) de 1 à 5 millimètres.

Depuis début 2013, Clufix a testé le Leankeasy auprès de 10 clients, dont des équipementiers automobiles Rang 1 et Rang 2, ainsi que des fabricants d'ascenseurs, de tracteurs et de groupes électrogènes. Éric Massebeuf, directeur de Clufix, affirme que le Leankeasy a réduit les coûts d'installation de ces clients de 35 % en moyenne. Le fabricant de tracteurs a fait état d'une économie de 33 %, tandis que le fabricant d'ascenseurs affirme que ses coûts ont été réduits jusqu'à 70 %.

Une autre nouvelle version de l'écrou à sertir a été récemment introduite par Sherex Fastening Solutions LLC. C'est ce qu'on appelle le Riv-Float. Avec un écrou à rivet standard, les filets sont taraudés dans le corps du rivet. Avec le Riv-Float, le corps du rivet renferme un écrou flottant. L'écrou peut se déplacer dans le corps du rivet de 0,003 pouce d'un côté à l'autre et flotter radialement de 0,02 pouce. Cela permet à la vis d'accouplement d'entrer à un angle décalé pour s'adapter au désalignement de la pièce et empêcher le filetage croisé.

La fixation est disponible en tailles standard et métriques. Les tailles standard ont une plage de prise de 0,027 à 0,15 pouce, un diamètre de corps de 0,39 à 0,53 pouce et une longueur installée de 0,522 à 0,63 pouce. Les tailles de filetage sont 8-32, 10-32 et 1/4-20. Le diamètre de la tête de la version à petite bride varie de 0,455 à 0,595 pouce. Le diamètre de la tête de la version à grande bride varie de 0,5 à 0,685 pouce.

Les tailles métriques ont une plage de préhension de 0,7 à 3,8 millimètres, un diamètre de corps de 9,91 à 13,46 millimètres et une longueur installée de 13,25 à 16 millimètres. Les tailles de filetage sont M4, M5 et M6. Le diamètre de la tête de la version à petite bride varie de 11,56 à 15,11 millimètres. Le diamètre de la tête de la version à grande bride varie de 13,25 à 16 millimètres.