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L’importance d’un bon rivet dans l’aéronautique

En vol, la structure d’un aéronef subit de nombreuses vibrations dues à la force de l’air lors de la poussée qui le propulse dans les airs. L’ingénierie de conception aéronautique étudie très sérieusement les vibrations et de nombreux calculs sont nécessaires. L’un des effets les plus redoutés des vibrations sur la structure de l’avion est le flottement ou le battement (flutter).

L’assemblage de deux pièces à l’aide d’un système de rivets à axe plein fournit la flexibilité et la résistance nécessaires pour supporter les forces et fréquences exercées sur la structure aéronautique en plein vol.

Les vibrations ne permettent pas l’assemblage des parties de la structure d’un aéronef par soudure, puisque la force de liaison de deux pièces soudées (par système électrique ou thermique) rend la soudure rigide, peu flexible et fragile face aux vibrations à des fréquences plus faibles que celles qui se produisent en plein vol ; les points où les pièces sont soudées constituent des points de rupture à certaines fréquences. Si des parties d’un avion devaient être assemblées par soudure, il faudrait réduire la vitesse de vol afin d’éviter que les vibrations n’atteignent leur point de résonance au niveau des soudures.

Bien avant l’invention du soudage à l’arc, au plasma ou de toute autre méthode, les assemblages des pièces étaient effectués en treillis, en appliquant des rivets sur les différentes parties de l’aéronef. Dans l’industrie navale, les grandes plaques en acier étaient rivetées à l’aide de rivets à axe plein, et presque amenées au point de liquéfaction du rivet (au fer rouge) et battues par les opérateurs de rivetage.

Ce système est actuellement utilisé pour l’assemblage des pièces en aéronautique. Le rivet n’est évidemment pas soumis à la chaleur. Le rivetage permet de s’assurer qu’aucune pièce n’est soumise à une forte chaleur (comme cela peut être le cas des soudures, qui provoquent une réorganisation atomique de la zone affectée par la chaleur), ce qui permet que les propriétés de la structure du matériau restent intactes et n’affecte pas la flexibilité ou la capacité de résistance aux vibrations. Les seuls dommages subis par le matériau sont ceux provoqués par la mèche et les forces exercées lors du rivetage.

Les forces de rivetage sont calculées et l’opération est effectuée par les opérateurs de rivetage et de blindage (après fermeture du rivet). La responsabilité de l’opérateur de rivetage est de frapper et pousser le rivet avec précision pour que celui-ci ne soit pas endommagé, alors que le responsable du blindage est chargé d’appliquer une force et une inclinaison parfaites, faisant en sorte que la tête de fermeture du rivet soit la mieux adaptée. C’est une opération qui nécessite beaucoup de précision, d’habileté et d’expérience de la part des opérateurs ; les riveteurs se fient souvent au son du point de frappe et à l’orientation du rivet, ou à leur sens de l’observation, pour s’assurer que les fixations sont bien placées une fois vérifiées à l’aide des jauges correspondantes.

Dans la conception des zones où seront placés les rivets, la distance de séparation est calculée de façon à ne pas provoquer de fissures lors des processus d’assemblage ou en plein vol. Il existe une relation directe entre l’épaisseur du matériel à riveter, la longueur du rivet à fixer et les caractéristiques propres au matériau utilisé. Il est souvent difficile de remarquer les lignes de rivetage, encore moins lorsque la structure est peinte. Le rivetage est alors correctement exécuté et les forces exercées sur les pièces sont suffisantes pour fermer les rivets, sans pour autant déformer les pièces à assembler ; une structure bien rivetée doit être totalement lisse au toucher. Toute déformation détectée sur les pièces rivetées correspond à des points où les forces seront excessives et pourront provoquer des ruptures en plein vol.

L’assemblage de deux pièces à l’aide d’un système de rivets à axe plein fournit la flexibilité et la résistance nécessaires pour supporter les forces et fréquences exercées sur la structure aéronautique en plein vol et constitue jusqu’à présent le seul moyen de revêtir nos aéronefs. Dans un avenir proche, nous réussirons peut-être à assembler deux pièces au niveau atomique, pour n’en créer qu’une, tout en conservant toutes les propriétés du matériau, notamment en matière de vibrations ; cela assurera alors une plus grande sécurité et une meilleure capacité de réponse de nos aéronefs.

 

 

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13/03/2018

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