Introduction à la norme GB/T 3098.19-2004
La norme GB/T 3098.19-2004 spécifie les propriétés mécaniques des rivets aveugles, en particulier des rivets à sertir utilisés dans les applications de fixation. Cette norme est essentielle pour garantir la fiabilité et les performances des fixations dans divers secteurs industriels, notamment l'aérospatiale, l'automobile et la construction. Elle définit les exigences relatives aux charges de cisaillement, aux charges de traction, à la force de maintien du mandrin, à la capacité de maintien de la tête et aux charges de rupture du mandrin, classées par classes de performance et combinaisons de matériaux.
Les rivets aveugles, également appelés rivets pop, sont conçus pour les applications où l'accès à la pièce est limité à un seul côté. Ils se composent d'un corps de rivet et d'une tige qui, en tirant dessus, dilate le corps et forme ainsi un assemblage solide. La norme distingue les rivets à extrémité ouverte et à extrémité fermée, et fournit des spécifications détaillées pour répondre à divers besoins d'ingénierie. Le respect de cette norme garantit que les rivets peuvent supporter les charges spécifiées sans rupture, contribuant ainsi à l'intégrité structurelle et à la sécurité.
Le document fait référence à des normes connexes telles que GB/T 3190 pour les alliages d'aluminium, GB/T 699 pour les aciers au carbone, et d'autres concernant les propriétés des matériaux. Il souligne l'importance du choix des matériaux pour atteindre les niveaux de performance souhaités. Par exemple, les corps en aluminium avec des mandrins en acier offrent un bon compromis entre légèreté et résistance, tandis que les combinaisons d'acier inoxydable assurent une résistance à la corrosion dans les environnements difficiles.
Les aspects clés comprennent les exigences de charge minimales afin de prévenir toute rupture prématurée sous cisaillement ou traction. La norme aborde également les procédures d'essai, en se référant à la norme GB/T 3098.18 pour les méthodes de vérification de ces propriétés. Les ingénieurs et les fabricants doivent respecter ces directives pour certifier la qualité des produits. Les variations de diamètre de 2,4 mm à 6,4 mm sont prises en compte, permettant ainsi une adaptation aux différentes applications.
En pratique, le choix de la classe de performance appropriée dépend des exigences de charge et des conditions environnementales de l'application. Par exemple, les classes supérieures, telles que 50 ou 51, conviennent aux applications exigeantes nécessitant une résistance accrue. La norme précise que certaines données doivent être vérifiées en production, ce qui souligne l'importance des améliorations continues apportées aux matériaux et à la conception.
De manière générale, la norme GB/T 3098.19-2004 constitue un pilier de la technologie des fixations, favorisant la normalisation et l'innovation en génie mécanique. Elle facilite le commerce international en s'alignant sur les pratiques mondiales, garantissant ainsi l'interopérabilité et la fiabilité au-delà des frontières. Les professionnels du secteur sont invités à consulter cette norme pour obtenir des spécifications précises, éviter les défauts de conception et optimiser la durée de vie des produits.
Il est essentiel de comprendre l'interaction entre les propriétés des matériaux et leurs performances mécaniques. Par exemple, le traitement thermique et la composition de l'alliage influent directement sur la capacité de charge. Les tableaux de la norme fournissent des données empiriques issues d'essais rigoureux, offrant ainsi une base fiable pour les calculs de conception.
Aperçu des propriétés mécaniques
Les propriétés mécaniques définies dans la norme GB/T 3098.19-2004 garantissent le bon fonctionnement des rivets aveugles dans les conditions spécifiées. La résistance au cisaillement représente la force qu'un rivet peut supporter perpendiculairement à son axe ; elle est essentielle pour les assemblages soumis à des forces de glissement. La résistance à la traction indique la résistance aux forces de traction axiales ; elle est indispensable pour les applications où la traction est prédominante.
La force de maintien de la mandrin, applicable aux rivets à extrémité ouverte, doit être supérieure à 10 N afin d'éviter tout déplacement accidentel de la mandrin avant la pose. Ceci garantit une manipulation sûre et un fonctionnement optimal lors du rivetage. La capacité de maintien de la tête mesure la force nécessaire pour enfoncer la tête de la mandrin à travers le corps du rivet, évitant ainsi toute défaillance des assemblages.
La charge de rupture du mandrin indique la force maximale à laquelle celui-ci se fracture lors de l'installation, garantissant ainsi une expansion et un serrage uniformes. Ces propriétés sont associées à des classes de performance, allant de 6 à 51, chacune correspondant à des combinaisons de matériaux spécifiques pour le corps et le mandrin.
Le choix des classes de performance est guidé par les critères suivants : les classes inférieures, comme la classe 6, conviennent aux applications légères avec des matériaux en aluminium, tandis que les classes supérieures, comme la classe 51, utilisent l’acier inoxydable pour les applications intensives. La norme catégorise les rivets en rivets ouverts et rivets fermés, ces derniers assurant une meilleure étanchéité aux fluides.
Les propriétés sont influencées par plusieurs facteurs, notamment le diamètre, la dureté du matériau et les tolérances de fabrication. Par exemple, un diamètre plus important permet généralement de supporter des charges plus élevées grâce à une section transversale accrue. La norme impose des valeurs minimales afin de garantir des marges de sécurité lors de la conception.
En ingénierie, ces propriétés sont vérifiées par des essais normalisés, garantissant ainsi la reproductibilité. Tout écart peut entraîner une défaillance de l'assemblage, soulignant l'importance du contrôle qualité. La vue d'ensemble est complétée par des tableaux détaillés pour une application précise des données.
Les applications vont de l'assemblage de tôles à la fixation de structures, où la compréhension de ces propriétés permet d'optimiser la conception. La résistance à la corrosion, notamment pour les aciers inoxydables, prolonge la durée de vie en milieu marin ou chimique.
Classes de performance et combinaisons de matériaux
Les classes de performance de la norme GB/T 3098.19-2004 correspondent à des combinaisons de matériaux spécifiques pour les corps et les mandrins des rivets, garantissant ainsi des propriétés mécaniques adaptées. La classe 6 utilise un corps en aluminium (1035) et un mandrin en aluminium (7A03, 5183), convenant aux applications nécessitant une faible résistance. Les classes supérieures intègrent des alliages pour des performances accrues.
Les classes 8 à 15 utilisent des alliages d'aluminium tels que les 5005, 5052 et 5056 avec des mandrins en acier ou en acier inoxydable, offrant un bon compromis entre poids et résistance. Les classes 20 à 23, à base de cuivre, assurent la conductivité ; des variantes en laiton ou en bronze sont en cours d'homologation. Les classes 30 et 40, en acier, utilisent des alliages de carbone ou de nickel-cuivre pour une robustesse accrue.
Les aciers inoxydables de classes 50 et 51 offrent une résistance supérieure à la corrosion, idéale pour les environnements difficiles. Les normes telles que GB/T 3190 et GB/T 699 définissent les nuances de matériaux, garantissant ainsi leur homogénéité. Le choix dépend des facteurs environnementaux, des exigences de charge et du coût.
La compatibilité des matériaux prévient la corrosion galvanique ; par exemple, l’association de l’aluminium et de l’acier peut nécessiter des revêtements. Le tableau ci-dessous détaille ces combinaisons et sert de référence aux ingénieurs.
La compréhension de ces classes facilite le choix des rivets pour des applications telles que les panneaux d'aéronefs ou les châssis automobiles. La vérification des données en attente garantit la fiabilité de la production.
L'intégration avec les logiciels de conception permet de simuler les performances et d'optimiser le choix des fixations. La conformité aux normes renforce la certification du produit et son acceptation sur le marché.
Charges de cisaillement minimales pour les rivets aveugles à extrémité ouverte
Les charges de cisaillement minimales des rivets aveugles à extrémité ouverte sont spécifiées afin de garantir la stabilité de l'assemblage sous l'effet des forces latérales. Ces valeurs varient selon le diamètre et la classe de performance, les classes supérieures offrant une capacité plus importante. Pour un diamètre de 4 mm en classe 10, la charge est de 850 N, et peut atteindre 2 700 N en classe 50.
La rupture par cisaillement peut survenir suite à une déformation du corps du rivet ou à un glissement du mandrin ; ces valeurs minimales intègrent donc des coefficients de sécurité. Dans les environnements sujets aux vibrations, il est préférable d’appliquer des charges plus élevées afin d’éviter le desserrage.
Le tableau prend en compte les diamètres de 2,4 mm à 6,4 mm, couvrant les tailles courantes. Les données marquées d'un « a » nécessitent une vérification ; des mises à jour sont à prévoir suite à des essais de fabrication.
Les ingénieurs calculent les charges requises en tenant compte de facteurs tels que l'épaisseur des matériaux et la conception des assemblages. Le dépassement des valeurs minimales améliore la durabilité, mais peut augmenter les coûts.
La comparaison avec les charges de traction permet une conception équilibrée, garantissant que les rivets supportent efficacement les contraintes combinées.
La normalisation facilite la gestion de la chaîne d'approvisionnement, permettant l'interchangeabilité des pièces provenant de fabricants conformes.
| Diamètre du corps du rivet d/mm | Classe de performance | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 6 | 8 | 10 | 11 | 20 | 30 | 40 | 50 | |
| 12 | 15 | 21 | 41 | 51 | ||||
| Charge de cisaillement minimale / N | ||||||||
| 2.4 | — | 172 | 250 | 350 | — | 650 | — | — |
| 3 | 240 | 300 | 400 | 550 | 760 | 950 | — | 1800un |
| 3.2 | 285 | 360 | 500 | 750 | 800 | 1100un | 1400 | 1900un |
| 4 | 450 | 540 | 850 | 1250 | 1500un | 1700 | 2200 | 2700 |
| 4.8 | 660 | 935 | 1200 | 1850 | 2000 | 2900un | 3300 | 4000 |
| 5 | 710 | 990 | 1400 | 2150 | — | 3100 | — | 4700 |
| 6 | 940 | 1170 | 2100 | 3200 | — | 4300 | — | — |
| 6.4 | 1070 | 1460 | 2200 | 3400 | — | 4900 | 5500 | — |
Remarque : a – Données en attente de vérification de production (y compris les qualités de matériaux sélectionnées).
Charges de traction minimales pour les rivets aveugles à extrémité ouverte
La charge de traction minimale définit la résistance à l'arrachement des rivets aveugles ouverts, un paramètre crucial pour les applications soumises à des charges axiales. Ces valeurs augmentent avec le diamètre et la classe ; par exemple, pour un rivet de 4,8 mm de diamètre en classe 15, la charge minimale est de 2 600 N, et jusqu'à 5 000 N en classe 51.
Les modes de rupture par traction comprennent l'arrachement du mandrin ou la rupture du corps, phénomènes atténués par ces spécifications. Dans les conceptions structurelles, ces charges garantissent l'intégrité des joints sous tension.
Le tableau présente les diamètres standard, les données étant en attente de vérification. Les ingénieurs les utilisent pour le calcul des coefficients de sécurité dans les assemblages critiques.
L'intégration des données de cisaillement permet une analyse complète des contraintes, optimisant ainsi le choix des rivets.
Les propriétés des matériaux, comme la ductilité, influencent les performances en traction et orientent le choix des alliages.
Le respect des normes facilite l'assurance qualité dans la fabrication.
| Diamètre du corps du rivet d/mm | Classe de performance | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 6 | 8 | 10 | 11 | 20 | 30 | 40 | 50 | |
| 12 | 15 | 21 | 41 | 51 | ||||
| Charge de traction minimale / N | ||||||||
| 2.4 | — | 258 | 350 | 550 | — | 700 | — | — |
| 3 | 310 | 380 | 550 | 850 | 950 | 1100 | — | 2200un |
| 3.2 | 370 | 450 | 700 | 1100 | 1000 | 1200 | 1900 | 2500un |
| 4 | 590 | 750 | 1200 | 1800 | 1800 | 2200 | 3000 | 3500 |
| 4.8 | 860 | 1050 | 1700 | 2600 | 2500 | 3100 | 3700 | 5000 |
| 5 | 920 | 1150 | 2000 | 3100 | — | 4000 | — | 5800 |
| 6 | 1250 | 1560 | 3000 | 4600 | — | 4800 | — | — |
| 6.4 | 1430 | 2050 | 3150 | 4850 | — | 5700 | 6800 | — |
Remarque : a – Données en attente de vérification de production (y compris les qualités de matériaux sélectionnées).
Charges de cisaillement minimales pour les rivets aveugles à extrémité fermée
Les rivets aveugles à extrémité fermée assurent l'étanchéité des joints et leur faible contrainte de cisaillement garantit leur performance dans les applications étanches. Pour un diamètre de 4 mm en classe 11, cette contrainte est de 1 600 N, et jusqu'à 3 000 N en classe 50.
L'étanchéité empêche les fuites, ce qui les rend idéaux pour les réservoirs ou les enceintes. La résistance accrue de la structure fermée tient compte des charges supportées.
Les données du tableau incluent les vérifications en attente, en mettant l'accent sur la validation empirique.
Les critères de conception comprennent la plage de préhension et la compatibilité des matériaux pour une résistance au cisaillement optimale.
Comparativement aux extrémités ouvertes, les extrémités fermées peuvent supporter des charges plus élevées en raison de leur conception.
Ces spécifications sont particulièrement utiles pour les applications en électronique ou en hydraulique.
| Diamètre du corps du rivet d/mm | Classe de performance | ||||
|---|---|---|---|---|---|
| 6 | 11 | 20 | 30 | 50 | |
| 15 | 21 | 51 | |||
| Charge de cisaillement minimale / N | |||||
| 3 | — | 930 | — | — | — |
| 3.2 | 460 | 1100 | 850 | 1150 | 2000 |
| 4 | 720 | 1600 | 1350 | 1700 | 3000 |
| 4.8 | 1000un | 2200 | 1950 | 2400 | 4000 |
| 5 | — | 2420 | — | — | — |
| 6 | — | 3350 | — | — | — |
| 6.4 | 1220 | 3600un | — | 3600 | 6000 |
Remarque : a – Données en attente de vérification de production (y compris les qualités de matériaux sélectionnées).
Charges de traction minimales pour les rivets aveugles à extrémité fermée
Les charges de traction minimales pour les rivets fermés permettent des applications étanches exigeant une résistance élevée à l'arrachement. Pour un rivet de 4,8 mm de diamètre en classe 15, cette charge est de 3 100 N et atteint 4 400 N en classe 51.
Sa conception fermée améliore la résistance à la traction en empêchant l'éjection du mandrin. Convient aux récipients sous pression ou aux assemblages étanches.
Les données en attente soulignent la nécessité de réaliser des tests en production.
La longueur de la poignée et les outils d'installation influent sur les charges admissibles.
Ces spécifications permettent des performances fiables dans des environnements dynamiques.
La comparaison avec les modèles à extrémité ouverte met en évidence les avantages de conception.
| Diamètre du corps du rivet d/mm | Classe de performance | ||||
|---|---|---|---|---|---|
| 6 | 11 | 20 | 30 | 50 | |
| 15 | 21 | 51 | |||
| Charge de traction minimale / N | |||||
| 3 | — | 1080 | — | — | — |
| 3.2 | 540 | 1450 | 1300 | 1300 | 2200 |
| 4 | 760 | 2200 | 2000 | 1550 | 3500 |
| 4.8 | 1400un | 3100 | 2800 | 2800 | 4400 |
| 5 | — | 3500 | — | — | — |
| 6 | — | 4285 | — | — | — |
| 6.4 | 1580 | 4900un | — | 4000 | 8000 |
Remarque : a – Données en attente de vérification de production (y compris les qualités de matériaux sélectionnées).
Capacité de rétention de la tête de mandrin pour les rivets aveugles à extrémité ouverte
La capacité de retenue de la tête de mandrin garantit le maintien de ce dernier en place après la pose des rivets à extrémité ouverte. Les valeurs varient de 10 N pour 2,4 mm dans les classes inférieures à 50 N pour 6,4 mm dans les classes supérieures.
Cette propriété empêche la poussée de la tête, assurant ainsi le serrage de l'assemblage. Essentielle en cas de vibrations ou d'impacts.
Regroupées par classes, elles simplifient la sélection pour des performances homogènes.
Les essais consistent à appliquer une force axiale et à vérifier l'intégrité de la conception.
Une meilleure rétention améliore la fiabilité dans les applications critiques pour la sécurité.
L'intégration avec d'autres propriétés garantit l'efficacité globale de la fixation.
| Diamètre du corps du rivet d/mm | Classe de performance | |
|---|---|---|
| 6, 8, 10, 11, 12, 15, | 30, 50, 51 | |
| 20, 21, 40, 41 | ||
| Capacité de rétention de la tête de mandrin / N | ||
| 2.4 | 10 | 30 |
| 3 | 15 | 35 |
| 3.2 | 15 | 35 |
| 4 | 20 | 40 |
| 4.8 | 25 | 45 |
| 5 | 25 | 45 |
| 6 | 30 | 50 |
| 6.4 | 30 | 50 |
Charges de rupture du mandrin pour rivets aveugles à extrémité ouverte
La charge de rupture du mandrin indique la force maximale de rupture lors de la pose de rivets à extrémité ouverte. Pour un corps en aluminium avec un mandrin en acier de 4 mm, cette charge est de 5 000 N.
Cela garantit une dilatation adéquate sans contrainte excessive. Les valeurs varient selon le couple de matériaux et le diamètre.
Essentiel pour l'étalonnage des outils d'installation afin d'obtenir des joints uniformes.
Des charges plus élevées correspondent à des matériaux plus résistants comme l'acier inoxydable.
Tableau de données pour la fabrication et le contrôle qualité.
Les applications nécessitent une adéquation entre la charge et la capacité de l'outil.
| Matériau du corps du rivet | Aluminium | Aluminium | Cuivre | Acier | Alliage nickel-cuivre | Acier inoxydable |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Matériau de mandrin | Aluminium | Acier, acier inoxydable | Acier, acier inoxydable | Acier | Acier, acier inoxydable | Acier, acier inoxydable |
| Diamètre du corps du rivet d/mm | Charge de rupture du mandrin / N, max. | |||||
| 2.4 | 1100 | 2000 | — | 2000 | — | — |
| 3 | — | 3000 | 3000 | 3200 | — | 4100 |
| 3.2 | 1800 | 3500 | 3000 | 4000 | 4500 | 4500 |
| 4 | 2700 | 5000 | 4500 | 5800 | 6500 | 6500 |
| 4.8 | 3700 | 6500 | 5000 | 7500 | 8500 | 8500 |
| 5 | — | 6500 | — | 8000 | — | 9000 |
| 6 | — | 9000 | — | 12500 | — | — |
| 6.4 | 6300 | 11000 | — | 13000 | 14700 | — |
Charges de rupture du mandrin pour les rivets aveugles à extrémité fermée
Pour les rivets à extrémité fermée, la charge de rupture du mandrin garantit une installation étanche. Pour un corps en aluminium de 4,8 mm avec un mandrin en acier inoxydable, elle est de 8 500 N.
Ces maxima facilitent la fracture contrôlée pour des joints étanches.
Les couples de matériaux influencent les charges, l'acier inoxydable offrant des valeurs plus élevées.
Indispensable pour les applications nécessitant des joints étanches.
Le tableau fournit les données pour les réglages précis des outils.
La vérification garantit la précision de la production.
| Matériau du corps du rivet | Aluminium | Aluminium | Acier | Acier inoxydable |
|---|---|---|---|---|
| Matériau de mandrin | Aluminium | Acier, acier inoxydable | Acier | Acier, acier inoxydable |
| Diamètre du corps du rivet d/mm | Charge de rupture du mandrin / N, max. | |||
| 3.2 | 1780 | 3500 | 4000 | 4500 |
| 4 | 2670 | 5000 | 5700 | 6500 |
| 4.8 | 3560 | 7000 | 7500 | 8500 |
| 5 | 4200 | 8000 | 8500 | — |
| 6 | — | — | — | — |
| 6.4 | 8000 | 10230 | 10500 | 14700 |
Méthodes d'essai
Les méthodes d'essai des rivets aveugles sont conformes à la norme GB/T 3098.18 et consistent en des essais de cisaillement et de traction sur les rivets installés. Des dispositifs de fixation garantissent une application précise de la charge jusqu'à rupture et enregistrent les charges maximales.
Des dispositifs de montage conventionnels et d'arbitrage sont prévus, avec arbitrage en cas de litige. Les plaques ou bagues d'essai ont des épaisseurs et des diamètres de perçage définis en fonction du type de mandrin.
L'installation s'effectue à l'aide des outils recommandés par le fabricant, l'épaisseur totale ne devant pas dépasser la force de serrage maximale. La vitesse de chargement est de 7 à 13 mm/min sur les machines calibrées.
Pour les rivets courts, des dispositions spéciales sont prévues pour une évaluation basée sur la charge atteinte ou la défaillance du composant.
Ces méthodes garantissent des résultats reproductibles, vérifiant la conformité aux propriétés mécaniques.
L'assurance qualité repose sur des tests normalisés en vue de la certification.
Des procédures détaillées minimisent la variabilité, favorisant ainsi la fiabilité technique.
FAQ
Quelle est la différence, en termes de propriétés mécaniques, entre les rivets aveugles à extrémité ouverte et les rivets aveugles à extrémité fermée ?
Les rivets à extrémité ouverte permettent l'éjection du mandrin, conviennent aux applications non étanches, avec des propriétés axées sur une force de rétention > 10 N. Les rivets à extrémité fermée retiennent le mandrin pour l'étanchéité, souvent avec des charges de traction plus élevées en raison de leur conception.
Comment sélectionner la classe de performance appropriée pour une application spécifique ?
Tenez compte des contraintes de charge, de l'environnement et des matériaux. Privilégiez les classes inférieures (ex. : 6 à 15) pour les matériaux légers, et les classes supérieures (30 à 51) pour la résistance et la résistance à la corrosion. Choisissez les matériaux correspondant aux exigences de cisaillement et de traction indiquées dans les tableaux.
Que signifie « données en attente de vérification de production » dans les tableaux ?
Cela indique que certaines valeurs ou certains matériaux nécessitent une confirmation par des essais de fabrication. À utiliser avec précaution et consulter les mises à jour pour connaître les spécifications finales.
Existe-t-il des dispositifs de test spécifiques requis pour les essais de cisaillement et de traction ?
Oui, la norme GB/T 3098.18 définit les dispositifs conventionnels et les dispositifs d'arbitrage. Ces derniers sont décisifs en cas de litige et comportent des bagues d'une dureté minimale de 700 HV30.
Comment le diamètre des rivets influence-t-il les charges mécaniques ?
Les diamètres plus importants offrent des résistances au cisaillement et à la traction supérieures grâce à une surface accrue. Par exemple, un diamètre de 6,4 mm permet d'atteindre une résistance à la traction de 6 800 N en classe 40, contre seulement 1 000 N pour les diamètres inférieurs.
Quels matériaux sont recommandés pour les environnements corrosifs ?
Les aciers inoxydables de classes 50 et 51, notamment les nuances 0Cr18Ni9, offrent une excellente résistance. Évitez d'associer des pièces de nuances différentes afin de prévenir la corrosion galvanique.
