<Desc/Clms Page number 1>
" PERFECTIONNEMENTS AUX RIVETS " ce 64,., " Cette invention a trait aux rivets et a pour objet 'un rivet robuste, efficace, pouvant être inséré par un des côtés de la structure à riveter et dont une des têtes est obtenue en renflant ou ép'anouissant une partie tubulaire du rivet. Elle a en outre pour objet un procédé de rivetage qui c.onsiste à constituer un renflement par l'écrasement ou refoulement d'une partie tubulaire du rivet. Elle com- 'prend en outre un procédé pour fabriquer des rivets compre-
<Desc/Clms Page number 2>
nant un élément femelle tubulaire et un élément mâle tra- versant l'élément femelle.
Dans les dessins annexés :
Fig. 1 à 5 inclus représentent un rivet établi suivant un des modes de réalisation de l'invention et les divers stades du rivetage.
Fig. 6 a trait à un rivet dans lequel une tête renflée est constituée de chaque côté de la structure en cours de rivetage.
Fig. 7 à 11 inclus ont trait à un type de rivet généralement analogue aux précédents mais établi suivant un autre mode de réalisation de l'invention.
Fig. 12 représente une construction analogue à celle des fige 7 à 11 mais légèrement modifiée.
Fig. 13, 14 et 15 représentent une autre dispo- sition de rivet suivant l'invention.
Fig. 16 est une variante de ce rivet.
Fig. 17 représente un autre mode de réalisation de l'élément femelle du rivet.
Dans la construction des fig. 1 à 5 inclus, le rivet comprend un élément femelle tubulaire 10 comportant une tête 11 à l'une de ses extrémités et une face extrême biseautée 12 à son autre extrémité. Une tige pleine ou élément mâle 15 traverse l'élément femelle et porte, à l'une de ses extrémités, une tête 14 présentant une face biseautée 15 correspondant à la face 12 de l'élément femelle, et à son extrémité opposée, une partie de manoeuvre ou de serrage(saillante 16 .De préférence, lorsque les pièces sont assemblées, la tige pleine 13 est emmanchée légèrement à force dans l'élément femelle.
Le rivet est agencé pour être inséré par un des
<Desc/Clms Page number 3>
côtés d'une structure ou charpente à riveter, cette struc- ture pouvant comprendre des tôles 17 et 18 percées d'ou- vertures destinées à recevoir le rivet. Le diamètre externe du corps de l'élément femelle, latéralement à la tête 11 , et le diamètre externe de la tête 14 de l'élément mâle ont des dimensions telles que ces pièces peuvent être insérées à travers les ouvertures des tôles et, de préférence, ces diamètres ne sont que légèrement inférieurs à celui des- dites ouvertures.
Pour poser le rivet, on peut se servir d'une machi- ne appropriée qui comporte des mâchoires ou éléments de préhension servant à serrer ou saisir la partie de manoeuvre 16 de l'élément mâle et à la tirer et un dispositif de butée servant à supporter la réaction de cette traction en prenant appui contre la tête 11 de l'.élément femelle, comme indiqué par les flèches de fig. 2 . Au cours de cette opéra- tion, le corps de l'élément femelle s'épanouit ou se renfle vers l'extérieur, comme indiqué en 19 , d'un point adjacent à la tôle 17 à un point adjacent à la tête 14 de l'élément mâle, pour constituer une tête contre la tôle.
Pendant cette opération, la face biseautée de la tête 14 , agissant contre la face biseautée 12 prévue à l'extrémité de l'élément femelle, se comporte à la façon d'un dispositif de renforce- ment qui maintient l'extrémité adjacente de l'élément femelle contre la surface de l'élément mâle et empêche le mouvement de la tête 14 à travers l'élément femelle. Lorsque le rivet ,a été posé, l'élément de manoeuvre ou de serrage 16 de l'élément mâle peut être sectionné, comme indiqué en 20 au droit de la surface externe de la tête 11 .
En raison de l'emmanchement à force initial de l'élément mâle dans l'élé- ment femelle et des forces de compression qui s'exercent
<Desc/Clms Page number 4>
sur les extrémités opposées de l'élément femelle, le rivet, une fois posé, sera étanche et enpêchera l'infiltration de l'eau ou d'un fluide analogue à travers l'assemblage.
Selon fig. 4 , l'élément mâle présente une gorge 22 près de la tête 14 , et la face extrême de l'élément femelle peut être soit dirigée plus ou moins radialement, soit inclinée comme dans la fig. 1 . Si l'on adopte une face plus ou moins radiale, la face biseautée 15 de la tête 14 aura initialement un contact marginal sensiblement externe avec la face extrême de l'élément femelle, comme indiqué en 23 .
Lorsque, comme représenté par la fig. 5 ,on pose un rivet de ce genre présentant une rainure 22 , l'extrémité de l'élément femelle se trouve sertie ou refoulée dans la gorge annulaire 22 , ce qui est très désirable en ce sens qu'un blocage est ainsi créé entre les deux éléments qui empêche d'une manière positive tout mouvement axial des deux éléments l'un par rapport à l'autre après la pose du rivet.
Dans la construction de fig. 6, au lieu que l'ex- trémité externe de l'élément femelle soit munie d'une tête 11 , ladite extrémité est munie d'un corps 25 qui correspond sensiblement au corps tubulaire prévu de l'autre côté de la structure. Pendant la pose du rivet, lorsqu'on soumet l'élé- ment mâle à une traction , la force de réaction est appliquée sur la face extrême 26 de la partie 25 de l'élément femelle, et cette partie se renfle pour constituer un second renfle- ment ou tête épanouie 27 . Par conséquent, dans cette cons- truction, deux renflements 19, 27 sont constitués respecti- vement de part et d'autre de la structure.
Il est évident que, dans l'une quelconque des constructions décrites, on peut munir l'élément mâle d'une gorge annulaire 22 pour établir un blocage entre les deux éléments en refoulant l'extrémité de l'élément femelle dans ladite gorge. Il est aussi évident que, lorsqu'on pose le
<Desc/Clms Page number 5>
rivet, le corps de l'élément femelle se trouve comprimé axialement -- au moins initialement -- avant de s'épanouir ou de se renfler et que ceci tend à remplir l'espace sus- ceptible d'exister entre les deux éléments et entre la , paroi du trou des tôles et la surface externe de l'élément femelle que renferme ce trou.
De préférence, l'élément femelle est fait d'un métal relativement ductile en comparaison avec le métal de l'élément mâle, et les métaux et dimensions en lesquels ces éléments sont établis sont tels que l'élémént femelle peut se renfler avant que l'élément mâle ait pu subir aucune déformation permanente. Lorsqu'on cesse de soumettre l'élé- ment mâle à une traction, sa liaison solide constituée initialement par un emboîtement à force avec l'ouverture de l'élément femelle peut être établie ou rétablie de façon à assurer un assemblage étanche entre les tôles rive- tées.
Dans la construction de fig. 7 à 11 inclus, l'élé- ment femelle est muni d'une partie extrême 30 décolletée ou de diamètre externe moindre et d'un collet 31 destiné à entrer en contact avec la tête 14 de l'élément mâle ; et celui-ci présente la gorge 22 près de la tête 14 . En outre, dans cette construction, l'élément mâle est muni d'un col
32 constitué par des surfaces biseautées 33 et 34 et occu- pant normalement une position telle que, après la pose du rivet, il est situé sensiblement au droit de la surface externe de la tête 11 de l'élément femelle, et le biseau
34 correspond sensiblement au contour adjacent de la surface de la tête 11 .
En outre, l'extrémité saillante de l'élément mâle est munie de filets ou rainures 35 propres à faciliter le serrage de cette extrémité par des mâchoires ou organes de préhension qui présenteront de préférence des rainures ou
<Desc/Clms Page number 6>
filets sensiblement complémentaires des filets ou rainures 35 . En outre, il est préférable que, entre le col 34 et l'extrémité filetée de la tige pleine, le diamètre de celle-ci soit plus petit que l'ouverture de l'élément femelle, comme' indiqué en 36,étant donné que cette disposition facilite l'assemblage des éléments du rivet. Lorsqu'on pose un rivet de ce genre, la partie 30 de l'élément femelle s'épanouit comme indiqué en 37 (fig. 8 ) et cet épanouissement initial renforce l'extrémité de l'élément femelle et la protège con- tre toute tendance à l'éclatement.
Il y a lieu de remarquer à ce moment que, en temps normal, un faible espace 38 sera initialement présent entre les côtés des trous des tôles 17 et 18 et la surface externe de l'élément femelle, étant donné qu'il serait dif- ficile d'insérer le rivet à travers les tôles si un certain jeu n'était pas prévu. Dans la continuation du mouvement communiqué à l'élément mâle pour poser le rivet, et après la formation du renflement 37 , la partie du corps de l'élé- ment femelle comprise entre la tête 14 et la tête 11 est comprimée ou refoulée axialement de façon à remplir l'espace 38 et à assurer en outre une liaison solide entre les élé- ments mâle et femelle, comme représenté dans la fig. 9 .
La continuation du mouvement de l'élément mâle produit, comme l'épanou-représenté dans la fig. 10,/1'épanouissement initial 37 issement principal etla tôle 17 et, finalement, la formation de la tête
40 de l'élémentécrasée 41 contre la face externe de la tôle 17 . On remarfemelle, entre quera que, pendant la pose du rivet, le collet 31 etles parties adjacentes de l'élément femelle ont été refoulés de façon à remplir pratiquement la gorge 22 de l'élément mâle .
Lorsque le rivet a ainsi été posé, si l'on continue à exercer la force de traction sur l'élément mâle, cette force provoque la rupture de cet-élément au col 32 qui,
<Desc/Clms Page number 7>
à ce moment; est situé sensiblement au droit de la surface externe de la tête 11 .
On a trouvé qu'il est désirable que la ligne de plus grand diamètre du renflement 40 (fig. 10) se trouve soitau milieu de la distance séparant la tôle 17 du ren- flement initial 37 , soit en un point plus rapproché de la tôle que de ce renflement initial, cette dernière disposi- tion étant préférable. La forme la plus désirable est le type globulaire, dans lequel la partie renflée est recourbée à peu près uniformément en section axiale, comme représenté par la fig. 10, pendant les premiers stades de sa formation ou, en d'autres termes, reçoit dans les premiers stades de l'épanouissement une forme dont la section axiale possède un rayon de courbure sensiblement constant.
Il est aussi désirable que toute la partie saillante du corps de l'élément femelle qui est située à l'intérieur de la structure et entre cette structure et le renflement initial 37 participe aux stades du début de l'épanouissement, afin que la partie renflée commence aussitôt à tirer les tôles l'une contre l'autre. Il est en outre désirable que cette partie du corps de l'élément femelle soit aussi longue que possible tout en assurant le renflement de sa longueur entière, afin que l'é- paisseur de la structure en cours de rivetage puisse varier sans qu'on cesse d'obtenir le type de renflement préféré.
On a trouvé qu'il est très important, dans le but de permet- tre de donner au corps de l'élément femelle une paroi suffi- samment épaisse pour assurer les résultats désirables sus- mentionnés, d'augmenter la résistance à l'éclatement de l'extrémité interne dudit élément en constituant initialement la tête 37 .
Quoiqu'on puisse réaliser un rivetage satisfaisant avec des rivets possédant différentes dimensions et faits de
<Desc/Clms Page number 8>
différentes matières, l'inventeur a déterminé que, dans le cas d'un rivet de 3,2 mm dans lequel le corps de l'élément femelle inséré à travers la structure à riveter possède approximativement un diamètre externe de 3,2 mm, on peut obtenir les résultats désirés d'une manière très satisfai- sante si, par exemple, on observe les conditions suivantes et les rapports suivants entre les pièces. L'élément femelle peut être fait d'un acier à grain fin possédant une résistan- ce de rupture à la traction de 49 à 52,5 kg par millimètre carré, un allongement de 22 à 26 % sur une longueur de 5 cm et une diminution de section de 66 à 70 % .
En outre , comme représenté par la fig. 7 , le diamètre C peut être 91 % du diamètre B ; le diamètre D peut être 75,5 % du dia- mètre B ; la longueur A peut être 50 % du diamètre B ;et la longueur axiale du collet 31 peut être 14 % du diamètre B . La longueur du corps de l'élément femelle, de la face interne de la tôle 17 au commencement de la partie 30 ,peut être 87 à 113 % de B . L'élément mâle peut être fait d'un acier possédant une résistance de rupture à la traction de 147 kg à 154 kg par mm2 et son corps peut posséder entre le col 32 et la gorge 22 un diamètre supérieur de 0,06 mm au diamètre D, de façon qu'il soit emmanché à force dans l'élé- ment femelle. La longueur axiale de la gorge 22 peut être 18 % du diamètre B , et le diamètre au fond de la gorge peut être 70 % du diamètre B .
Le petit diamètre du col 32 peut être 57 % du.diamètre B.
D'une façon générale, le rapport des dimensions des pièces d'une grosseur quelconque de rivet peut varier dans une mesure appréciable sans créer des résultats nuisi - bles, et cette variation peut dépendre jusqu'à un certain point, par exemple, des métaux employés. Toutefois, en général, le diamètre D sera compris entre 68 et 83% du.
<Desc/Clms Page number 9>
diamètre B , le diamètre C sera compris entre 80 et 95 % du diamètre B et la longueur A sera comprise entre 30 et 75 % du diamètre B. De préférence, la longueur du collet sera comprise entre 8 et 20 % du diamètre B.
Dans la construction de fig. 12, le collet 31 peut posséder initialement des faces latérales biseautées 44 et 45 .; ou bien ces faces peuvent initialement être sen- siblement radiales . Si les faces 44 et 45 sont initialement radiales, la face biseautée 15 de la tête 14 n'aura initia- lement qu'un contact marginal externe avec la face extrême 44 , mais la longueur axiale du collet est telle que ce collet se déforme pendant la traction initiale de l'élément mâle jusqu'au moment où ses faces 44 et 45 sont biseautées et placées comme représenté dans la fig. 12. Si les faces sont initialement biseautées ,cette disposition sera bien entendu obtenue avant la pose du rivet. Dans un cas comme dans l'autre, la face 45 du collet aura un contact sensible- ment marginal, à sa partie externe indiquée en 47 , avec le coté du renflement 37 .
Par conséquent, pendant la pose du rivet, et après que le renflement 37 a été constitué, le mouvement auquel l'élément mâle peut être soumis agira, par l'intermédiaire de la tête 14 et du collet 31 , de façon à exercer une force plus grande le long de la zone marginale externe du collet et de la ligne de contact dudit collet avec le renflement 37 . Ceci a pour effet de soumettre les fibres externes du corps de l'élément femelle à des efforts plus grands et (ou) d'incliner la force appliquée suivant un petit angle vers l'axe du rivet, par exemple vers le centre de la tête 11 .
Dans la construction de fig. 13, 14 et 15, l'élément femelle est muni initialement d'une partie extrême 50 possé- dant une épaisseur radiale plus grande que le reste du corps
<Desc/Clms Page number 10>
de l'élément mâle, et la gorge 22 de l'élément .mâle est située sensiblement en regard de cette partie extrême 50 et possède de préférence un léger biseau 51 à l'une de'ses extrémités, sur le côté opposé à la tête 14 . On assemble initialement les pièces comme représenté dans la fig. 13, puis on monte autour du corps de l'élément femelle des ma- trices 52 et 53 sectionnées suivant la ligne pointillée
54 .
En forçant alors'le rivet composé à travers les matri- ces, la partie élargie 50 prévue à l'extrémité de l'élément femelle se trouve contrainte à s'enfoncer dans la gorge
22 par les surfaces coniques 55 des matrices. Entre la tête 11 de l'élément femelle et les surfaces coniques 55 des matrices, celles-ci présentent des surfaces cylindriques
56 ,et pendant le mouvement de l'élément mâle à travers les matrices, la partie élargie 50 se trouve d'abord ré-- treinte à l'intérieur de la gorge 22. , après quoi, s'il existe un excès de métal, les parties cylindriques 56 ten- dent à extruder ce métal sur et au delà de ltextrémité de l'élément femelle et de la tête 14 , bien que, en temps normal, il est possible qu'il n'y ait pas de métal en excès.
La partie élargie 50 pourrait être rétreinte dans la gorge 22 par une étampe au lieu de l'être par des matrices.Ainsi établi, l'ensemble se présente sensiblement comme on le voit dans la fig.14 , c'est-à-dire que les éléments mâle et femelle sont initialement bloqués de façon qu'ils ne puis- sent se mouvoir axialement l'un par rapport à l'autre, mais il est bien entendu que ce blocage n'empêchera pas le mouve- ment relatif des deux éléments de se produire pendant la pose du rivet de la façon précédemment décrite.
Lorsque le rivet a été posé comme représenté par la fig. 15, un renfle- ment 19 peut être constitué contre la surfacé interne de la structure rivetée et, pendant cette formation, la partie-extreme élargie 50 de l'élément femelle peut être comprimée
<Desc/Clms Page number 11>
axialement dans une certaine mesure et même au point de constituer une légère saillie annulaire par rapport à la tête 14 .
Dans la construction de fig. 16, l'élément femelle est muni initialement d'une partie élargie 59 dirigée vers l'intérieur, et l'extrémité de cet élément est évasée, comme représenté par les lignes pointillées 58' , de façon à permettre l'insertion de l'élément mâle. On contracte alors l'extrémité évasée autour de l'élément mâle à l'aide de galets 59' par exemple, jusqu'à ce que la partie 59 ait pénétré à l'intérieur de la gorge 22, comme représenté par des traits pleins. Au lieu de se servir de galets, on peut employer une matrice sectionnée comme représenté dans la fig. 13 pour rétreindre la partie 59 dans la gorge ou pro- duire cette opération à l'aide d'une étampe.
Dans la construction de fig. 17, l'élément fe- melle 10 est muni initialement d'une partie extrême possé- dant une épaisseur radiale plus grande et biseautée comme indiqué en 60 , et cette partie élargie est alors martelée vers l'intérieur ou laminée à l'aide de galets 61 jusqu'à ce que la partie extrême initialement élargie possède sensiblement la même épaisseur radiale que le reste du corps de l'élément femelle. Il est évident que cette opé- ration de laminage ou de martelage durcit le métal dans la zone de la partie initialement large et, par conséquent, ren- force cette partie et la rend plus robuste.
Cet élément fe- melle peut être combiné avec un élément mâle tel que celui représenté dans l'une quelconque des figures précédentes, et lorsqu'on pose le rivet, la partie durcie renforce l'ex- trémité correspondante de l'élément femelle de façon à la protéger contre l'éclatement et empêche le' mouvement de la tête de l'élément mâle à travers cette partie. Le biseau initial 60 assure une gradation du durcissement et une dimi- nution de ce durcissement vers la tête 11 de l'élément femelle;
<Desc/Clms Page number 12>
et il est évident que, en modifiant la longueur de la zone de durcissement et le degré de durcissement, on peut modi- fier le point auquel le renflement commence à cette extré- mité de l'élément femelle.
Au lieu de traiter l'extrémité de l'élément femelle de cette manière, on peut la traiter thermiquement pour augmenter sa résistance à l'éclatement.
Dans les constructions décrites, il est évident que l'extrémité de l'élément femelle adjacente à la tête de l'élément mâle est maintenue sensiblement parallèle à l'axe du rivet sur une partie linéaire assez grande dudit élément pendant le rivetage, de sorte que la face extrême de l'élément femelle est maintenue en contact sensiblement sur toute son étendue avec la face de la tête 14 . En d'au- tres termes, pendant le rivetage, une partie extrême de l'élément femelle adjacente à la tête 14 de l'élément mâle est maintenue sensiblement parallèle à l'axe du rivet.
Les rapports décrits au sujet de fige 7 entre les métaux et les dimensions peuvent bien entendu être appliqués aux autres rivets décrits et représentés, au moins en ce qui concerne les conditions à réaliser pour effectuer :a) le refoulement de l'élément femelle de façon à remplir les espa- ces susceptibles d'exister entre la structure à riveter et le rivet et entre les deux éléments ; b) le renflement du corps de l'élément femelle entre ladite structure et l'ex- trémité du renflement principal , et c) la rupture de l'élé- ment mâle au moment et au lieu voulus. En d'autres termes, les diamètres B et D des éléments femelle et mâle , le dia- mètre du col 32 , les dimensions de la gorge de l'élément mâle et la combinaison de métaux susceptibles d'être appli- qués peuvent être adoptés pour l'un quelconque des rivets décrits.
<Desc / Clms Page number 1>
"IMPROVEMENTS TO RIVETS" ce 64,., "This invention relates to rivets and relates to a sturdy, efficient rivet which can be inserted through one of the sides of the structure to be riveted and one of whose heads is obtained by bulging or flaring out a tubular part of the rivet. It further relates to a riveting method which consists of forming a bulge by crushing or pushing back a tubular part of the rivet. It further comprises a method to make compre-
<Desc / Clms Page number 2>
ning a tubular female element and a male element passing through the female element.
In the accompanying drawings:
Fig. 1 to 5 inclusive show a rivet established according to one of the embodiments of the invention and the various stages of riveting.
Fig. 6 relates to a rivet in which a swollen head is formed on each side of the structure being riveted.
Fig. 7 to 11 inclusive relate to a type of rivet generally similar to the previous ones but established according to another embodiment of the invention.
Fig. 12 represents a construction similar to that of figs 7 to 11 but slightly modified.
Fig. 13, 14 and 15 show another rivet arrangement according to the invention.
Fig. 16 is a variant of this rivet.
Fig. 17 shows another embodiment of the female element of the rivet.
In the construction of fig. 1 to 5 inclusive, the rivet comprises a tubular female element 10 comprising a head 11 at one of its ends and a bevelled end face 12 at its other end. A solid rod or male element 15 passes through the female element and carries, at one of its ends, a head 14 having a bevelled face 15 corresponding to the face 12 of the female element, and at its opposite end, a part operating or clamping (projection 16. Preferably, when the parts are assembled, the solid rod 13 is slightly force-fitted into the female element.
The rivet is arranged to be inserted by one of the
<Desc / Clms Page number 3>
sides of a structure or frame to be riveted, this structure possibly comprising sheets 17 and 18 pierced with openings intended to receive the rivet. The outer diameter of the body of the female element, laterally to the head 11, and the outer diameter of the head 14 of the male element have dimensions such that these parts can be inserted through the openings of the sheets and, preferably , these diameters are only slightly smaller than those of said openings.
To set the rivet, a suitable machine can be used which has jaws or gripping elements for clamping or gripping the operating part 16 of the male element and for pulling it and a stop device for withstand the reaction of this traction by resting against the head 11 of the female element, as indicated by the arrows in FIG. 2. During this operation, the body of the female element expands or bulges outward, as indicated at 19, from a point adjacent to the sheet 17 to a point adjacent to the head 14 of the male element, to form a head against the sheet.
During this operation, the bevelled face of the head 14, acting against the bevelled face 12 provided at the end of the female element, behaves like a reinforcement device which holds the adjacent end of the head. 'female member against the surface of the male member and prevents movement of the head 14 through the female member. When the rivet has been installed, the operating or clamping element 16 of the male element can be cut, as indicated at 20 to the right of the external surface of the head 11.
Due to the initial force fitting of the male element into the female element and the compressive forces exerted
<Desc / Clms Page number 4>
on opposite ends of the female member, the rivet, when installed, will be waterproof and prevent the infiltration of water or a similar fluid through the assembly.
According to fig. 4, the male element has a groove 22 near the head 14, and the end face of the female element can be either directed more or less radially, or inclined as in FIG. 1. If a more or less radial face is adopted, the bevelled face 15 of the head 14 will initially have substantially external marginal contact with the end face of the female element, as indicated at 23.
When, as represented by FIG. 5, a rivet of this kind having a groove 22 is placed, the end of the female element is crimped or forced into the annular groove 22, which is very desirable in that a blockage is thus created between the two elements which positively prevents any axial movement of the two elements relative to each other after the rivet has been placed.
In the construction of fig. 6, instead of the outer end of the female element being provided with a head 11, said end is provided with a body 25 which substantially corresponds to the tubular body provided on the other side of the structure. During rivet setting, when the male member is subjected to traction, the reaction force is applied to the end face 26 of part 25 of the female member, and this part bulges out to form a second. bulge or open head 27. Consequently, in this construction, two bulges 19, 27 are formed on either side of the structure respectively.
It is obvious that, in any of the constructions described, it is possible to provide the male element with an annular groove 22 to establish a locking between the two elements by pushing the end of the female element into said groove. It is also evident that when the
<Desc / Clms Page number 5>
rivet, the body of the female element is compressed axially - at least initially - before expanding or swelling and this tends to fill the space that may exist between the two elements and between the wall of the hole in the sheets and the external surface of the female element which this hole contains.
Preferably, the female member is made of a relatively ductile metal compared to the metal of the male member, and the metals and dimensions in which these members are made are such that the female member can bulge out before the The male element could not have undergone any permanent deformation. When one ceases to subject the male element to traction, its solid connection, initially constituted by a press fit with the opening of the female element, can be established or re-established so as to ensure a tight connection between the sheets. bridles.
In the construction of fig. 7 to 11 inclusive, the female element is provided with a low-cut end part 30 or of smaller external diameter and a collar 31 intended to come into contact with the head 14 of the male element; and this has the groove 22 near the head 14. In addition, in this construction, the male element is provided with a neck
32 consisting of bevelled surfaces 33 and 34 and normally occupying a position such that, after the rivet has been fitted, it is located substantially in line with the outer surface of the head 11 of the female element, and the bevel
34 substantially corresponds to the adjacent contour of the surface of the head 11.
In addition, the projecting end of the male element is provided with threads or grooves 35 suitable for facilitating the clamping of this end by jaws or gripping members which will preferably have grooves or
<Desc / Clms Page number 6>
threads substantially complementary to the threads or grooves 35. Further, it is preferable that between the neck 34 and the threaded end of the solid rod, the diameter thereof is smaller than the opening of the female member, as indicated at 36, since this arrangement facilitates the assembly of the elements of the rivet. When a rivet of this type is placed, the part 30 of the female element opens out as indicated at 37 (fig. 8) and this initial opening strengthens the end of the female element and protects it against any damage. tendency to burst.
It should be noted at this time that, under normal circumstances, a small space 38 will initially be present between the sides of the holes in the plates 17 and 18 and the outer surface of the female element, since it would be different. easy to insert the rivet through the sheets if some play was not expected. In the continuation of the movement imparted to the male element to set the rivet, and after the formation of the bulge 37, the part of the body of the female element between the head 14 and the head 11 is compressed or forced axially by so as to fill the space 38 and also to ensure a solid connection between the male and female elements, as shown in FIG. 9.
The continuation of the movement of the male element produced, like the spread-out shown in fig. 10, / the initial opening 37 main and the sheet 17 and, finally, the formation of the head
40 of the crushed element 41 against the outer face of the sheet 17. It will be noted that, during the setting of the rivet, the collar 31 and the adjacent parts of the female element have been pushed back so as to practically fill the groove 22 of the male element.
When the rivet has thus been placed, if one continues to exert the tensile force on the male element, this force causes the rupture of this element at the neck 32 which,
<Desc / Clms Page number 7>
at the moment; is located substantially in line with the outer surface of the head 11.
It has been found desirable that the line of greatest diameter of bulge 40 (Fig. 10) lie either in the middle of the distance between plate 17 and initial bulge 37, or at a point nearer to the plate. than this initial bulge, the latter arrangement being preferable. The most desirable shape is the globular type, in which the bulging part is curved more or less uniformly in axial section, as shown in fig. 10, during the early stages of its formation or, in other words, receives in the early stages of development a shape whose axial section has a substantially constant radius of curvature.
It is also desirable that all the protruding part of the body of the female element which is located inside the structure and between this structure and the initial bulge 37 participate in the stages of the beginning of the development, so that the bulging part immediately begins to pull the sheets together. It is further desirable that this part of the body of the female member be as long as possible while ensuring the bulge of its entire length, so that the thickness of the structure being riveted may vary without being required. stop getting the preferred type of bulge.
It has been found to be very important, in order to enable the body of the female member to be wallowed thick enough to provide the above-mentioned desirable results, to increase the burst strength. of the internal end of said element, initially constituting the head 37.
Although satisfactory riveting can be achieved with rivets having different dimensions and made of
<Desc / Clms Page number 8>
different materials, the inventor has determined that in the case of a 3.2mm rivet in which the body of the female member inserted through the structure to be riveted has approximately an outer diameter of 3.2mm, it is can obtain the desired results very satisfactorily if, for example, the following conditions and the following ratios between parts are observed. The female member may be made of a fine grain steel having a tensile strength of 49 to 52.5 kg per square millimeter, an elongation of 22 to 26% over a length of 5 cm and a reduction of section from 66 to 70%.
In addition, as shown in FIG. 7, the diameter C can be 91% of the diameter B; the diameter D can be 75.5% of the diameter B; the length A may be 50% of the diameter B, and the axial length of the collar 31 may be 14% of the diameter B. The length of the body of the female element, from the inner face of the sheet 17 to the beginning of the part 30, can be 87 to 113% of B. The male member can be made of a steel having a tensile strength of 147 kg to 154 kg per mm2 and its body can have between the neck 32 and the groove 22 a diameter greater than 0.06 mm than the diameter. D, so that it is force-fitted into the female element. The axial length of the groove 22 can be 18% of the diameter B, and the diameter at the bottom of the groove can be 70% of the diameter B.
The small diameter of the neck 32 can be 57% of the diameter B.
In general, the aspect ratio of parts of any rivet size can vary to an appreciable extent without creating adverse results, and this variation may depend to some extent on, for example, metals. employees. However, in general, the diameter D will be between 68 and 83% du.
<Desc / Clms Page number 9>
diameter B, diameter C will be between 80 and 95% of diameter B and length A will be between 30 and 75% of diameter B. Preferably, the length of the collar will be between 8 and 20% of diameter B.
In the construction of fig. 12, the collar 31 may initially have bevelled side faces 44 and 45 .; or else these faces may initially be substantially radial. If the faces 44 and 45 are initially radial, the bevelled face 15 of the head 14 will initially only have external marginal contact with the end face 44, but the axial length of the collar is such that this collar deforms during the initial traction of the male element until its faces 44 and 45 are bevelled and placed as shown in FIG. 12. If the faces are initially bevelled, this arrangement will of course be obtained before the rivet is placed. In either case, the face 45 of the collar will have a substantially marginal contact, at its external part indicated at 47, with the side of the bulge 37.
Therefore, during the setting of the rivet, and after the bulge 37 has been formed, the movement to which the male member can be subjected will act, through the head 14 and the collar 31, so as to exert a force. larger along the outer marginal zone of the collar and the line of contact of said collar with the bulge 37. This has the effect of subjecting the outer fibers of the body of the female element to greater stresses and / or of tilting the force applied at a small angle towards the axis of the rivet, for example towards the center of the head. 11.
In the construction of fig. 13, 14 and 15, the female element is initially provided with an end part 50 having a greater radial thickness than the rest of the body.
<Desc / Clms Page number 10>
of the male element, and the groove 22 of the male element is located substantially opposite this end part 50 and preferably has a slight bevel 51 at one of its ends, on the side opposite the head 14. The parts are initially assembled as shown in FIG. 13, then we mount around the body of the female element dies 52 and 53 sectioned along the dotted line
54.
By then forcing the compound rivet through the dies, the enlarged portion 50 provided at the end of the female member is forced to sink into the groove.
22 by the conical surfaces 55 of the dies. Between the head 11 of the female element and the conical surfaces 55 of the dies, the latter have cylindrical surfaces
56, and during movement of the male member through the dies, the enlarged portion 50 is first constricted within the groove 22., after which, if there is excess metal , the cylindrical portions 56 tend to extrude this metal over and beyond the end of the female member and the head 14, although, under normal circumstances, there may be no metal in it. excess.
The enlarged part 50 could be constricted in the groove 22 by a stamp instead of by dies. Thus established, the assembly is presented substantially as seen in fig. 14, that is to say that the male and female elements are initially blocked so that they cannot move axially with respect to one another, but it is understood that this blocking will not prevent the relative movement of the two elements to occur during the setting of the rivet in the manner previously described.
When the rivet has been placed as shown in FIG. 15, a bulge 19 can be formed against the internal surface of the riveted structure and, during this formation, the enlarged end part 50 of the female member can be compressed.
<Desc / Clms Page number 11>
axially to some extent and even to the point of constituting a slight annular protrusion from the head 14.
In the construction of fig. 16, the female element is initially provided with a widened part 59 directed inwards, and the end of this element is flared, as shown by the dotted lines 58 ', so as to allow the insertion of the male element. The flared end is then contracted around the male element using rollers 59 'for example, until the part 59 has penetrated inside the groove 22, as shown by solid lines. Instead of using rollers, a sectioned die can be used as shown in fig. 13 to constrict part 59 in the groove or to carry out this operation using a stamp.
In the construction of fig. 17, the female element 10 is initially provided with an end part having a greater radial thickness and bevelled as indicated at 60, and this widened part is then hammered inwards or rolled using rollers 61 until the initially widened end part has substantially the same radial thickness as the rest of the body of the female element. Obviously, this rolling or hammering operation hardens the metal in the area of the initially wide part and therefore strengthens that part and makes it more robust.
This female element can be combined with a male element such as that shown in any one of the preceding figures, and when the rivet is set, the hardened part reinforces the corresponding end of the female element in such a way. to protect it against bursting and prevent the movement of the head of the male element through this part. The initial bevel 60 ensures a gradation of the hardening and a decrease in this hardening towards the head 11 of the female element;
<Desc / Clms Page number 12>
and it is evident that by varying the length of the hardening zone and the degree of hardening, the point at which the bulge begins at this end of the female member can be changed.
Instead of treating the end of the female member in this way, it can be heat treated to increase its resistance to bursting.
In the constructions described, it is evident that the end of the female element adjacent to the head of the male element is kept substantially parallel to the axis of the rivet over a fairly large linear portion of said element during riveting, so that the end face of the female element is maintained in contact substantially over its entire extent with the face of the head 14. In other words, during riveting, an end part of the female element adjacent to the head 14 of the male element is kept substantially parallel to the axis of the rivet.
The relationships described with regard to pin 7 between the metals and the dimensions can of course be applied to the other rivets described and shown, at least with regard to the conditions to be achieved in order to effect: a) the discharge of the female element so in filling in the spaces which may exist between the structure to be riveted and the rivet and between the two elements; b) the bulging of the body of the female element between said structure and the end of the main bulge, and c) breaking of the male element at the desired time and place. In other words, the diameters B and D of the female and male elements, the diameter of the neck 32, the dimensions of the groove of the male element and the combination of metals which can be applied can be adopted. for any of the rivets described.