Procédé de rivetage et assemblage obtenu par ce procédé. lia présente invention a, trait .à. un pro cédé de rivetage consistant à former et pla cer un organe tubulaire de façon qu'il tra verse des ouverture: d'un assemblage à river et fasse saillie sur un des -côtés .de l'assem blage, à former et placer une tige agencée pour venir en prise à l'extrémité saillante de l'organe tubulaire et pour s'étendre à.
tra vers -cet organe et au ,delà de son autre extré mité, à comprimer axialement l'organe tubu laire pour former une tête avec sa partie saillante, puis à verrouiller l'un à l'autre les deux susdits éléments près de l'extrémité op posée du rivet, ainsi qu'à.
un assemblage ob tenu par ce procédé, assemblage caractérisé en ce que les rivures comportent un organe tubulaire passant à travers les ouvertures des éléments assemblés, des têtes portées par l'organe tubulaire -de part et d'autre de ces éléments, une tige traversant ledit organe et des dispositifs -comprenant de-, tenons et mor taises pour verrouiller la tige à chaque extré mité de l'organe tubulaire. A certains points de vue, la présente in vention constitue un perfectionnement à l'in vention faisant l'objet du brevet suisse 110 <B>175747</B> au nom .du même titulaire.
Pour poser -un rivet par le procédé selon l'invention, on peut comprimer axialement l'organe tubulaire pour former une tête, en exerçant une force de traction sur l'extré mité opposée de la tige, laquelle peut prendre appui par une tête contre l'extrémité de l'or gane tubulaire formant elle-même une tête; pendant cette opération de traction, on peut appliquer la force de réaction contre une tête que peut présenter primitivement l'or gane tubulaire du côté on la tige .est tirée;
après ladite formation de la tête avec l'ex trémité saillante de l'organe tubulaire, il y a avantage à verrouiller l'un à l'autre les deux éléments à l'extrémité opposée du rivet pendant que la tige est sous tension, en vue d'obtenir une rivure serrée et -d'éviter l'ef fet .du recul de la. tige qui pourrait se pro ,duire au moment -de la rupture de l'extré- mité tirée de la tige, qui peut être .détermi née à un endroit de section amoindrie par une traction accrue.
On peut en outre prévoir au cours -du ri vetage une opération par laquelle les ouver tures -de l'ouvrage à riveter sont remplies positivement indépendamment de facteurs variables tels que le désalignement et les va riations normales -des ouvertures -de l'ouvrage.
Sur le dessin annexé sont illustrées, à titre d'exemple seulement, diverses formes d'exécution du procédé -de rivetage et de l'as semblage selon l'invention.
Fig. 1 est une vue de la tige faisant par tie d'un rivet établi pour la mise en pratique -de l'invention; Fig. 2 est une vue fragmentaire .de la tige après qu'elle a été assemblée avec un rivet tubulaire; Fig. 3 est une coupe transversale repré sentant le rivet de fig. 2 après le premier stade -de l'opération de rivetage; Fig. 4 est une vue analogue représentant le rivet finalement posé; Fig. 5 est une vue analogue à fi-. 2 d'un autre rivet;
Fig. 6 est une coupe transversale à. plus grande échelle représentant le premier stade -clé l'opération consistant à poser le rivet de fig. 5; Fig. 7 est une .coupe transversale ana logue à fig. 6 et représente le stade suivant de l'opération de rivetage; Fig. 8 est une coupe transversale frag mentaire de la tige et représente une autre disposition ries rainures prévues près de la. tête -de la tige.
Fig. 9 à 13 illustrent une autre forme de réalisation de l'invention dans laquelle les ouvertures sont remplies avant que la tête épanouie ait été formée: Fig. 14 et 15 ont trait à d'autres formes de rivet .dans lesquelles les ouvertures :ont remplies par un élargissement radial, mais dans lesquelles un service satisfaisant est subordonné à .des tolérances plus petites et à un 4ésalignement moindre des ouvertures de l'ouvrage; Fig. 16 représente un rivet posé corres pondant à l'une ou l'autre des fig. 14 et 15.
Dans la fig. 2, 10 désigne un rivet tubu laire muni d'un corps cylindrique 11 et d'une tête ou élargissement 12 à l'une,de ses extré mités, la surface externe .de cette tête étant axialement conique, par exemple suivant un angle -de 2 comme représenté.
Une tige 13 fait saillie à travers l'organe tubulaire 10 -et porte à l'une de ses extrémités une tête 14 qui prend appui contre la face extrême du corps 11 .de l'organe tubulaire; près -de cette tête, la tige présente une rainure annulaire 15 dans laquelle fait saillie une partie ex trême 16 de l'organe tubulaire. Il est évident que l'extrémité de l'organe tubulaire possède -en regard de la rainure 15 -de la tige une épaisseur radiale plus grande que le reste du corps et que, par conséquent, cette extrémité de l'organe tubulaire résiste mieux à l'élargis sement vers l'extérieur ou à l'éclatement.
La façon ,dont cette partie extrême de l'orane tubulaire est verrouillée dans la rainuré' 15 -de la tige est décrite et représentée plus parti culièrement dans le brevet susmentionné.
En un point intermédiaire -de sa longueur et près de la tête 12 de l'organe tubulaire la tige 13 présente, comme on le voit dans la fig. 2, des rainures ou filets 18 qui peuvent être inclinés hélicoïdalement et, près desdites rainures ou filets et sur le côté -de ces derniers qui est opposé à, la tête 14, ladite tige pré- sente une autre rainure un peu plus profonde 20.
A partir de la rainure 20 et -sur le côté de -cette rainure qui est opposé aux filets ou rainures 18, la tige possède un diamètre un peu plus petit en vue -de faciliter l'assemblage -des éléments du rivet. Entre la rainure 20 et les rainures 18 la tige peut être munie d'un léger cône 19 pour éviter un bord vif qui serait sujet à .enlever du métal -de la surface intérieure -de l'organe tubulaire par une ac tion de -cisaillement au cours de l'insertion -de la tige dans cet. organe. La partie de la tige qui fait saillie hors de la tête 12 présente ,des rainures ou filets 21 qui peuvent être hé licoïdaux pour faciliter la préhension de cette partie de la tige par les mâchoires d'une machine à, riveter.
Pour poser un rivet de ce genre, on peut insérer l'ensemble tel qu'on le voit dans la fi-,. 2 à travers les ouvertures 22 des élé ments de charpente 23 et 24, représentés dans la fig. 3, jusqu'à ce que la tête 12 de l'or gane tubulaire entre en contact avec la face externe de l'.élément de charpente 24.
En sai sissant alors la partie rainurée ou filetée 21 de la, tige et en la tirant dans le sens indi qué par la flèche 4, la force -de réaction de la traction étant appliquée contre la tête 12 .de l'organe tubulaire comme indiqué par la lettre B, le mouvement de la tige à travers l'organe tubulaire et le contact de la tête 14 avec la partie extrême dudit organe ont pour effet d'épanouir vers l'extérieur le corps de l'organe tlzbulaire, -entre l'élément de char pente et la rainure 15 de la tige, pour consti tuer une tête épanouie indiquée en 25 dans la fi* 3.
Lorsque la tête épanouie 25 a été consti- tuk, la continuation de la traction exercée :sur la tige rompt celle-ci à l'endroit du col ou rainure de rupture 20 qui, de préférence, est situé, après que la tête épanouie a été formée, sensiblement au droit de la face ex terne de la tête 12 comme représenté plus particulièrement dans la fig. 3.
Toutefois, en raison -du grand effort de traction qu'il est nécessaire d'exercer sur la, tige pour la rom pre, un recul considérable s'exerce sur la, par tie de la tige qui reste dans l'organe tubulaire après la rupture, et c'est pour éviter l'effet de ce recul et le retour élastique de la partie dé formée de l'organe tubulaire qu'on a prévu sur la tige les rainures ou filets 18.
Ceux-ci ,jouent efficacement ce rôle en ce sens que, après la formation de la tête 25, la tête 12 de l'organe tubulaire se contracte radialement et est refoulée dans les filets ou rainures 18, qui sont alor., situés à, l'intérieur de la tête, pour verrouiller la tige à la tête, avant que s'effectue la rupture de la tige à l'endroit du col 2f1. On peut obtenir ce résultat en exerçant initialement la force de réaction par l'intermé- diaire d'une enclume 27 appliquée contre la face extrême de la tige 12, près et autour de la tige,
jusqu'à ce que la tête épanouie 2-5 ait été formée et que les plaques 23 et 24 aient été fermement serrées l'une contre l'autre. On v *t que cette enclume dirige la force de réaction sensiblement parallèlement à l'axe -du rivet et, par suite, ne tend pas à refouler efficacement le métal de la tête 12 dans les rainures ou filets 18 de la tige.
Lorsque la tête 25 a été formée et que les rainures ou filets 18 sont logés .dans la tête 12, avec le col de rupture 20 .sensiblement au droit de la face externe de cette dernière tête, on peut, à l'aide d'une seconde enclume 28, contracter la tête -de façon à refouler une partie -du métal de cette tête dans les rainures ou filets. Cette enclume possède une face avant 29 inclinée -de préférence de 15 en viron sur l'axe du rivet et une seconde face tournée vers l'arrière et faisant un angle de 2 environ avec l'axe ou correspondant sensi blement à la face externe de la tête 12 du ri vet.
Lorsque cette enclume secondaire entre en action, elle .se meut sur la tête 12, cette dernière se contracte comme représenté dans la fig. 4 et le métal .dont elle est formée est refoulé dans les rainures ou filets 18. Il va de soi que cette contraction .de la tête a lieu pendant que la. tige est sous tension comme elle l'est. après que la tête 25 a été formée, et l'enclume secondaire peut être actionnée par la force -de réaction correspondant à la trac tion & la tige.
Pendant que la tête 12 se contracte -de cette manière, elle peut aussi s'allonger axia- lement dans une certaine mesure, comme on le voit par la comparaison,des fig. 3 et 4, et cet allongement peut être désirable en -ce sens que, avec la tige verrouillée à la tête par le métal engagé dans les rainures ou filets 18, ledit allongement tend à resserrer davantage la rivure et les éléments 4e charpente en soumettant la partie de la. tige que renferme l'organe tubulaire à un effort,de traction sup plémentaire.
Dans tous les cas, après que le métal a été refoulé dans les rainures ou filets 18 de la tige comme représenté -dans la fig. 4, la continuation de la traction exercée sur la tige produit sa rupture au col 20.
Il est évident que.tout effet de recul sur 1e reste de la tige que renferme le rivet ou tout retour élastique de la partie déformée de l'organe tubu laire sont évités par l'assemblage à rainures et languettes constitué entre la tête 12 et la tige ou, en d'autres termes, par le métal que contiennent les rainures 18, le mouvement en sens inverse,de la tige à travers le rivet étant ainsi évité.
Le fait de maintenir 1a tige dans une telle position après sa rupture maintient naturellement la tête 25 serrée contre la -char pente. On constate -dans la pratique que ce verrouillage mutuel réalisé entre la tête et la tige après la formation de l'épanouissement donne une rivure plus serrée et qu'il .devient p1115 difficile -de faire tourner les plaques 23 et 24 l'une par rapport à l'autre après que le rivet a été posé.
Dans la construction du rivet .de la fig. 5, l'organe tubulaire est muni d'une tête tronco nique ou noyée 30 qui, ainsi qu'on le voit clairement dans la fig. 6, est agencée pour s'ajuster -dans une ouverture fraisée 31 .de l'élément de charpente 24.
Autour -de la tige, la tête présente une creusure cylindrique 32 dont le diamètre est plus grand que celui de la tige et, à, l'intérieur de cette creusure, une face conique 33, faisant, par exemple, un angle de 30 avec l'axe et qui va en s'incli nant axialement à partir de la zone interne de la creusure vers la tige et vers l'intérieur. Un anneau 34, prévu -dans la creusure 32, fait saillie vers l'extérieur .de la tête 30 et, de préférence, est fait d'une matière dont les ca- ractéristiques physiques sont analogues à celles -de la. matière dont est fait l'organe tu bulaire.
Comme représenté clairement dans les fig. 6 et 7, la tige 13 présente -en un point intermédiaire de sa longueur le col de rup ture 20 et, près de ce col, une surface conique 35 destinée à éviter un bord vif, comme on l'a dit. au sujet du cône 19 de fig. 2; une rai nure 36 est prévue à l'intérieur de ce cône. A une certaine :distance de cette rainure, .du côté intérieur, la tige présente une rainure 37 possédant une longueur axiale plus grande que la rainure 36 et dont la paroi latérale 38 située -du côté de la rainure 36 est conique et fait un angle de 20 environ avec l'axe du rivet.
Pour poser un rivet de -ce genre, on l'in sère -dans -des ouvertures des plaques avec la tête 30 ajustée dans l'ouverture 31, puis, en serrant et tirant la tige et exerçant la force de réaction sur la tête 30 à l'aide d'une en clume externe 40, on peut former la tête 25. Lorsque la tête 25 a été formée, les rainures 36 et 37 se trouvent à l'intérieur de la tête 30, la paroi latérale conique 38 -constituant con- jointement avec la surface conique 33 -de l'ou verture -de la tête 30 une entrée en forme de coin vers la base -de la rainure<B>37.</B> A ce mo ment, la rainure 36 est située radialement à l'intérieur de la creusure 32 de la tête.
Lors que la tête 25 a ainsi été constituée, une se conde enclume 41, représentée dans la fig. 7, peut être appliquée contre l'anneau 34. Il est préférable que la face de travail 4e cette en clume soit. légèrement concave pour s'adapter à une face extrême convexe .de l'anneau, et la largeur radiale de la face de l'enclume est un peu plus grande que l'épaisseur radiale .de l'anneau pour empêcher la possibilité que du métal de l'anneau soit refoulé par-dessus la périphérie externe -de l'enclume.
Le mouvement de pénétration .de l'anneau dans la tête 30 continuant, cet anneau est con traint à se mouvoir le long -de la, surface co nique 33; entre cette surface et la .surface co nique 38 :de la tige, et à pénétrer .dans la rai nure 37, comme représenté -dans la fig. 7.
L'entrée en forme de coin entre les surfaces 33 et 38 est désirable parce qu'elle compense les légères variations -dans les positions rela tives de la tige et de l'organe tubulaire après que la tête 25 a été formée, La continuation de l'application de la force de réaction sur l'anneau 34 a pour effet que le métal dudit anneau adjacent à la rainure 36 se trouve refoulé radialement -dans cette rainure comme on le voit -dans la fi-. 7.
Pendant -ces opéra tions, le mouvement .de pénétration de l'an- neau 34 dans la tête 30 a naturellement pour effet de resserrer ou mater la tête par rapport à l'ouvrage. étant donné que la force tend à él=irgir la tête dans son ouverture fraisée. Ceci contribue aussi à resserrer la rivure. En outre, le mouvement du métal -dans l'anneau 34 augmente la traction exercée sur la tige et tend à resserrer encore la rivure. Pendant le mouvement final de l'anneau et -de l'enclume, Bette dernière peut en réalité s'enfoncer -dans la tête 30 autour de la creusure 32.
La .continuation de la. traction exercée sur la tige rompt celle-ci au col 20 et il est alors évident que l'anneau 34, verrouillé à la tige et disposé fermement dans la tête 30 et contre le cône 33, évite efficacement l'effet de recul auquel tend à être :soumise la tige après la. rupture, et le retour élastique -de la partie dé formée de l'organe tubulaire.
Dans l'un quelconque des rivets décrits ci- dessus, on peut juger désirable -de donner à la tête 14 de la tige une forme polygonale et de donner aux rainures ou filets de ver rouillage une forme hélicoïdale ou substituer des rainures ou filets hélicoïdaux similaires aux rainures 36 et 37. Dans ces -conditions, après que le rivet a été posé, il suffit, en vue d'enlever la tige pour quelque cause que ce soit, de dévisser la tige hors -de l'organe tubu laire. en tournant la tête 14.
A cet effet, on pourrait éviter le verrouillage de l'organe tu bulaire dans la rainure 15 de la tige près de la tête 14, et s'il était. .désirable de renforcer cette extrémité de l'organe tubulaire, on pour rait la traiter thermiquement ou la durcir par écrouissage.
Les enclumes représentées -ont un contact annulaire avec la tête ou le collet, mais il est évident qu'on pourrait obtenir un ver rouillage mutuel convenable entre la tige et la tête en refoulant ou contractant la tête ou coliet en des points circonférentiellement es- paOéS.
Fig. 8 montre une série -de rainures 42 adjacentes à la tête 14 de la tige en remplace ment de la rainure unique 15. Ces rainures possèdent des faces sensiblement radiales 43 qui se comportent à la façon de butées entrant en contact avec la partie de l'organe tubu laire que contiennent les rainures. Ces faces radiales secondent le contact superficiel entre la tête 14 et l'extrémité -de l'organe 'tubulaire et augmentent la surfac.2 de contact prévue entre la tige et l'organe tubulaire et .dont l'ef fet est d'épanouir ce dernier.
On ise référera maintenant à la fig. 9. La .Charpente c#nprend des plaques 45 et 46 pré sentant des ouvertures 47 pour le rivet. Le rivet comprend un organe tubulaire 48 qui com porte une tête 49 prévue pour prendre appui contre la plaque 45, et l'on peut .durcir le mé tal de la tête en l'écrouissant par son travail à froid. De préférence, cette tête est légère ment conique, ainsi qu'on l'a dit précédem ment.
L'organe tubulaire comprend une par tie 50, dont la longueur est sensiblement égale, mais de préférence un peu inférieure à celle de l'ouverture 47, et une partie 51, qui fait saillie hors de la plaque 46 et dont le diamètre externe est ,sensiblement égal à celui de la partie 50, mais qui possède un plus grand diamètre interne et, par suite, une paroi plus mince. Cette construction pré sente un épaulement interne 52. La surface périphérique interne .de la tête 49, lâquelle surface est indiquée en 53, correspond en dia mètre au diamètre interne de la partie 51.
A son extrémité externe, la partie 51 peut com porter un secteur 54 qui peut par lui-même être renforcé, par exemple par le travail à froid du métal.
Le rivet comprend aussi une tige 55 et l'extrémité interne de la tige présente une tête 56, .dont le diamètre externe -est sensible ment égal à .celui .des parties 50, 51 -de l'or gane tubulaire, et une rainure annulaire 57 près de la tête.
On voit qu'étant donné la fa çon dont les éléments sont disposés, la tête 56 est considérablement espacée -de l'extrémité de la partie 51 -(fig. 9). Près -de l'épaulement 52 de l'organe tubulaire, la tige est munie d'un épaulement conique 58, et.
l'on voit par suite que, lors -d'un mouvement quelconque de la tige à travers l'organe tubulaire, l'é paulement 58 entre en contact avec l'épaule ment 52 et .commence à élargir la partie 5n Près et à gauche de l'épaulement 58, la tige -est munie d'un col -de rupture 59 -dont le diamètre est tel que cette partie @de la tige est la plus faible.
La tige présente aussi plu sieurs rainures de verrouillage 60 situées à gauche du col derupture et un anneau ou collet élargisseur annulaire 61 destiné à pren- -dre appui .contre l'extrémité de la partie tubu laire 51.
Les côtés -de -cet anneau ou collet sont coniques comme indiqué en 62 et 63 et, de préférence, l'anneau est ajusté à frotte ment assez -dur sur la tige et occupe initiale ment la position représentée (fig. 9, 10). -Cet anneau est fait -d'un métal qui est moins duc tile que celui de l'organe tubulaire, mais plus ductile que celui .de la tige. Bien entendu, la tige possède une grande résistance à la trac tion, alors que l'organe tubulaire est relative ment ductile.
On pose le rivet en tirant la tige -comme indiqué en A et en appliquant la force de réaction par une enclume primaire représen, tée en 27 dans la fig. 3. Il en résulte un mouvement de la tige à travers l'organe tu bulaire et un élargissement<B>de</B> la partie 50 dudit organe avant que la tête 56 ait été forcée contre l'anneau élargisseur 61; et le trou 47 se remplit positivement pendant .cet élargissement pour éviter les jeux ou espaces vides.
En raison des variations normales ,dans les dimensions et l'alignement des trous 47, il peut y avoir un excédent de métal ,comme indiqué en 65; et cet excédent est poussé -de vant l'épaulement 58 et pénètre .dans l'ouver ture élargie 53 de 1a tête 49.
Pendant que la tige continue à être sou mise à une traction croissante, l'anneau 61, initialement de forme conique, se tord par tiellement et s'élargit de façon à amener les faces 62 et 63 à des positions sensiblement ra diales, -ce qui augmente naturellement le -dia mètre -de l'anneau et constitue une surface d'appui plus grande pour l'extrémité de la partie tubulaire 51. Bien entendu, cet accrois sement ne pourrait pas être obtenu avant l'in sertion du rivet. Pendant que la traction con tinue, la partie 51 commence à s'épanouir comme représenté en 66 et forme finalement la tête 67.
La résistance à l'éclatement du sec teur durci ou plus résistant 54 augmente, ce secteur provoque la formation de la tête épa nouie et, pendant la pose du rivet, une partie ,du métal peut être refoulée sous l'anneau 61 et pénétrer dans la. rainure 57.
Lorsque la tête 6 7 a été formée, les rai nures 60 sont situées dans la tête 49 et, dans la .continuation de la traction exercée sur la tige, .on se sert d'une enclume 28 (fig. 3 et 4) pour comprimer radialement la tête 49 de façon à contraindre le métal à pénétrer dans les rainures.
En même temps, il s'effectue un certain allongement axial .de la tête 49, -ce qui a pour effet d'augmenter la force de traction exercée sur la. tige et de resserrer encore les plaques. Pendant l'élargissement radial de la partie 50 il peut se produire un certain extru- dage axial de cette partie, ce qui peut avoir pour effet d'éloigner légèrement la. tête 49 de la plaque 45, même si l'enclume 27 prend appui .contre cette tête, en raison -de la multi plication des forces par l'épaulement conique 58. Toutefois, l'enclume 28 a en réalité pour effet d'allonger ou -de refouler de nouveau la tête contre la plaque 45.
Dans la continua tion de la traction de la tige, celle-ci se rompt au col 59.
I'ig. 13 représente un organe tubulaire dans lequel la partie 51 est munie d'une zone progressivement écrouie ou travaillée à froid qui augmente progressivement sa résistance jusqu'à l'extrémité externe comportant le sec teur -54 encore plus -durci. Cette construction permet de régler l'épanouissement -d'une ma nière définie et fait commencer -cet épanouis- @sement plus près de la plaque 46. Le secteur 54 a aussi avantageusement pour effet -d'aug menter la résistance à l'éclatement à l'extré mité -de la partie 51.
Le rivet des fig. 9, 10, 11, 12 et 13 est particulièrement agencé pour fonctionner d'une façon satisfaisante même avec,des va riations normales de -dimensions et @d'aligne- ment des trous 47, auquel cas il peut ou non y avoir du métal en excès dans la partie 50.
S'il y a du métal en excès, l'ouverture élar gie 53 de la tête 49 est .désirable pour per mettre l'échappement dudit métal qui, s'il n'avait pas la possibilité de s'échapper, pour rait faire obstacle à la continuation du mou vement de la tige et provoquer sa rupture prématurée. Même lorsque l'excédent -de mé tal est mis à même -de s'échapper, il faut une force considérable pour élargir la partie 50 où cet excédent de métal se produit, et si -cet élargissement. avait lieu quand la partie 51 est épanouie, l'action :des deux forces sur la tige pourrait briser celle--â prématurément.
Par conséquent, il est désirable d'élargir la partie 50 avant que la partie 51 ait été épa nouie.
En accroissant les dimensions effectives de la tête 56, l'anneau élargisseur 61 empêche cette tète de s'enfoncer profondément .dans la tête épanouie ou de passer à travers elle. Cet anneau est en particulier désirable lorsque le diamètre du trou est tel que l'élargissement de la partie 50 ne laisse pas de métal en excès et que la résistance de frottement offerte à la continuation du mouvement de la tige est re lativement faible. Cet anneau élargisseur peut aussi être agencé pour s'élargir après que la tête épanouie a. été formée et à mesure que la. tête 49 est étirée ou étampée radiale ment.
Les rainures 60 sont placées à gauche de l'épaulement 58, de façon qu'elles soient .dans la partie la plus ,grosse de la tige; et lorsque la tête épanouie a été formée, ces rainures sont situées dans l'ouverture 53 et un grand mouvement radial du métal n'est pas néces saire pour les remplir.
Les rivets représentés dans les fig. 14 et 1,5 .comportent tous deux :des parties tubu laires 50 agencée3 pour être élargies par l'é paulement 58, mais sont avantageux lorsque l'espace qui existe derrière la plaque 46 est plus petit et qu'il ne serait. pas possible d'em ployer uii rivet tel que celui de fig. 9 en rai son de sa saillie plus grande. Les rivets -des fig. 1-1- et 15 sont en outre avantageux en ce que la longueur de tige perdue est moindre.
Avec l'un et l'autre de ces rivets, il est né- eessaire .d'éviter le grand espace entre la tête 56 et l'extrémité -de la partie 51 et il s'ensuit que, pour loger finalement les rainures 60 dans la tête 49, il faut que .ces rainures soient situées initialement à droite -de l'épaulement 58, ce qui exige qu'elles soient placées dans la partie la, plus petite de la tige. Cette posi tion empêche à son tour pratiquement l'ap plication d'une ouverture plus grande 53 dans la tête 49, étant donné que cette ouverture plus grande rendrait difficile d'étamper la tête suffisamment pour remplir les rainures.
Il résulte .de ce qui précède que ces ri vets peuvent être posés d'une façon satisfai sante dans les ouvrages où les .ouvertures 47 sont établies avec des tolérances plus faibles et où le désalignement est moindre, de .sorte qu'il ne se produit pas ou .guère d'excédent de métal comme résultat de l'élargissement de la partie tubulaire 50.
En outre, dans l'un quelconque des rivets -des fig. 14 et 15, il n'est pas désirable de faire mouvoir l'épaulement 58, -de façon qu'il pénètre dans la tête 49 et élargisse celle-ci. Par conséquent, il faut que l'épaulement soit espacé initialement, à gauche de la, tête, d'une -distance égale au mouvement qu'exige la tige pendant la formation .de la tête -épanouie.
Comme l'extrémité interne & la partie 51 est disposée légèrement à l'intérieur de la plaque 46, il est évident qu'il faut prévoir un espace entre les épaulements 52 et 58 lorsque l'é paisseur des deux plaques ou éléments de charpente est moindre que le mouvement Li ge la tige pour constituer la tête épa- q 'exi, nouie. Le rivet de fig. 14 se prête à ce cas où l'épaisseur -de la charpente est moindre que le mouvement qu'exige la tige pour épanouir la tête.
Dans ce rivet, on peut verrouiller la par tie tubulaire 51 à la tige en prévoyant une partie extrême élargie 68 pénétrant dans une rainure 69. De préférence, la partie élargie est travaillée à froid et une zone progressive d'écrouissage @ou de travail à froid peut être appliquée & us la partie 51. Cette disposition éviterait l'emploi .d'un anneau élargisseur 67 même si les ouvertures 47 sont légèrement trop grandes.
Lorsque l'épaisseur -de la :charpente est plus grande que la :distance dont se meut la tige -dans l'opération de rivetage, la tête 56 est espacée -de l'extrémité :de la partie 51, avec l'épaulement 58 contre l'épaulement 52, comme représenté dans la fig. 15, de sorte que l'épaulement 58 est espacé, à gauche de la tête 49, d'une .distance au moins égale au mouvement qu'effectue la tige pendant la pose -du rivet. L'élargissement -de la partie 50 commence alors avant que com mence l'épanouissement, mais, lorsque le rivet est posé, l'épaulement 58 n'a pas péné tré dans la tête 49.
De préférence, la partie 51 de fi-, 15 aura un secteur extrême tra vaillé à froid et une zone progressive de tra vail à froid, :comme représenté également dans la fig. 13, :et l'on peut se servir d'un an neau élargisseur, surtout si les ouvertures 47 sont légèrement trop grandes. Le métal .du secteur extrême travaillé à froid est normale ment refoulé dans la, rainure voisine .de la tête 56 juqu'à ce que l'épanouissement ait été formé et sa pénétration dans cette rainure est plus facile lorsque la zone progressive -de travail à froid est appliquée.
Fig. 16 représente la rivure finale qui peut être obtenue à l'aide -de l'un quelconque -des rivets représentés dans les fig. 14 et 15.
Riveting and assembly process obtained by this process. The present invention relates to. a riveting process consisting in forming and placing a tubular member so that it passes through openings: from an assembly to rivet and protrude on one side. of the assembly, to form and place a rod arranged to engage the projecting end of the tubular member and to extend to.
through this member and beyond its other end, in axially compressing the tubular member to form a head with its protruding part, then in locking the two aforementioned elements to each other near the op posed end of the rivet, as well as.
an assembly obtained by this method, assembly characterized in that the rivets comprise a tubular member passing through the openings of the assembled elements, heads carried by the tubular member - on either side of these elements, a through rod said member and devices -comprising-, tenons and mortises for locking the rod at each end of the tubular member. From certain points of view, the present invention constitutes an improvement to the invention which is the subject of Swiss patent 110 <B> 175747 </B> in the name of the same owner.
To set -a rivet by the method according to the invention, the tubular member can be compressed axially to form a head, by exerting a tensile force on the opposite end of the rod, which can be supported by a head against the end of the tubular organ itself forming a head; during this pulling operation, the reaction force can be applied against a head that the tubular organ may initially have on the side where the rod is pulled;
after said forming of the head with the protruding end of the tubular member, it is advantageous to lock the two elements at the opposite end of the rivet together while the shank is under tension, in in order to obtain a tight rivet and -avoid the effect of the recoil of the. rod which could occur at the time of the rupture of the drawn end of the rod, which can be determined at a place of reduced section by increased traction.
In addition, one can provide during -du vetage an operation whereby the openings -of the work to be riveted are positively filled independently of variable factors such as misalignment and normal variations -of the openings -of the work.
In the accompanying drawing are illustrated, by way of example only, various embodiments of the riveting process and of the assembly according to the invention.
Fig. 1 is a view of the shank forming part of a rivet established for the practice of the invention; Fig. 2 is a fragmentary view of the rod after it has been assembled with a tubular rivet; Fig. 3 is a cross section showing the rivet of FIG. 2 after the first stage of the riveting operation; Fig. 4 is a similar view showing the rivet finally set; Fig. 5 is a view similar to fi-. 2 another rivet;
Fig. 6 is a cross section through. larger scale representing the first-key stage the operation consisting in placing the rivet of fig. 5; Fig. 7 is a cross section similar to FIG. 6 and represents the next stage of the riveting operation; Fig. 8 is a fragmentary cross section of the rod and shows another arrangement of the grooves provided near the. head -stem.
Fig. 9 to 13 illustrate another embodiment of the invention in which the openings are filled before the open head has been formed: FIG. 14 and 15 relate to other forms of rivet. In which the openings: have been filled by radial widening, but in which satisfactory service is contingent on smaller tolerances and less misalignment of the openings of the work. ; Fig. 16 shows a rivet placed corresponding to one or the other of FIGS. 14 and 15.
In fig. 2, 10 denotes a tubular rivet provided with a cylindrical body 11 and a head or enlargement 12 at one of its ends, the outer surface of this head being axially conical, for example at an angle - of 2 as shown.
A rod 13 projects through the tubular member 10 and carries at one of its ends a head 14 which bears against the end face of the body 11 of the tubular member; near this head, the rod has an annular groove 15 in which protrudes an extreme portion 16 of the tubular member. It is obvious that the end of the tubular member has - opposite the groove 15 - of the rod a greater radial thickness than the rest of the body and that, consequently, this end of the tubular member is more resistant to outward widening or bursting.
The way in which this end part of the tubular orane is locked in the groove 15 of the rod is described and shown more particularly in the aforementioned patent.
At an intermediate point -of its length and close to the head 12 of the tubular member, the rod 13 has, as seen in FIG. 2, grooves or threads 18 which may be helically inclined and, near said grooves or threads and on the side thereof which is opposite to, the head 14, said rod has another slightly deeper groove 20.
From the groove 20 and on the side of this groove which is opposite the threads or grooves 18, the rod has a slightly smaller diameter in order to facilitate the assembly of the elements of the rivet. Between the groove 20 and the grooves 18 the shank may be provided with a slight cone 19 to avoid a sharp edge which would be subject to removing metal from the inner surface of the tubular member by a shearing action during the insertion of the rod into this. organ. The part of the rod which projects out of the head 12 has grooves or threads 21 which may be helical to facilitate the gripping of this part of the rod by the jaws of a riveting machine.
To install a rivet of this kind, we can insert the assembly as seen in the fi- ,. 2 through the openings 22 of the frame elements 23 and 24, shown in FIG. 3, until the head 12 of the tubular member comes into contact with the outer face of the frame member 24.
By then gripping the grooved or threaded part 21 of the rod and pulling it in the direction indicated by the arrow 4, the reaction force of the traction being applied against the head 12 of the tubular member as indicated. by the letter B, the movement of the rod through the tubular organ and the contact of the head 14 with the end part of said organ have the effect of expanding outwards the body of the tlzbulaire organ, -between the The sloping tank element and the groove 15 of the rod, to constitute a blooming head indicated at 25 in the fi * 3.
When the open head 25 has been formed, the continuation of the traction exerted on the rod breaks the latter at the location of the rupture neck or groove 20 which, preferably, is situated after the open head has been formed, substantially in line with the external face of the head 12 as shown more particularly in FIG. 3.
However, owing to the great tensile force which it is necessary to exert on the rod for breaking, considerable recoil is exerted on the part of the rod which remains in the tubular member after the rupture, and it is to avoid the effect of this recoil and the elastic return of the deformed part of the tubular member that the grooves or threads 18 have been provided on the rod.
These, effectively play this role in that, after the formation of the head 25, the head 12 of the tubular member contracts radially and is forced into the threads or grooves 18, which are then located at, inside the head, to lock the rod to the head, before the rod breaks at the location of the neck 2f1. This can be achieved by initially exerting the reaction force through an anvil 27 applied against the end face of the rod 12, near and around the rod,
until the blunt head 2-5 has been formed and the plates 23 and 24 have been firmly clamped together. It is v * t that this anvil directs the reaction force substantially parallel to the axis of the rivet and, therefore, does not tend to effectively force the metal of the head 12 into the grooves or threads 18 of the shank.
When the head 25 has been formed and the grooves or threads 18 are housed in the head 12, with the rupture neck 20 substantially in line with the outer face of the latter head, it is possible, with the aid of a second anvil 28, contracting the head - so as to force a part - of the metal of this head into the grooves or threads. This anvil has a front face 29 inclined - preferably by about 15 on the axis of the rivet and a second face turned towards the rear and making an angle of about 2 with the axis or corresponding substantially to the external face of the rivet. head 12 of the ri vet.
When this secondary anvil comes into action, it moves on the head 12, the latter contracting as shown in FIG. 4 and the metal .which it is formed is forced back into the grooves or threads 18. It goes without saying that this contraction .de the head takes place while the. rod is under tension as it is. after the head 25 has been formed, and the secondary anvil can be actuated by the reaction force corresponding to the pulling of the rod.
While the head 12 contracts in this way, it can also lengthen axially to some extent, as can be seen by comparison of Figs. 3 and 4, and this extension may be desirable in that, with the shank locked to the head by the metal engaged in the grooves or threads 18, said extension tends to further tighten the rivet and the structural members by subjecting the part of the. rod which the tubular organ contains to a force, of additional traction.
In any case, after the metal has been forced into the grooves or threads 18 of the rod as shown in FIG. 4, the continuation of the traction exerted on the rod produces its rupture at the neck 20.
It is evident that any recoil effect on the remainder of the shank contained in the rivet or any elastic return of the deformed part of the tubular member is avoided by the tongue and groove assembly formed between the head 12 and the rod or, in other words, by the metal contained in the grooves 18, the reverse movement of the rod through the rivet being thus avoided.
Maintaining the rod in such a position after it has broken naturally keeps the head 25 tight against the sloping tank. It is noted -in practice that this mutual locking carried out between the head and the rod after the formation of the expansion gives a tighter rivet and that it becomes difficult p1115 -to rotate the plates 23 and 24 one by one. compared to each other after the rivet has been set.
In the construction of the rivet of FIG. 5, the tubular member is provided with a frustoconical or embedded head 30 which, as can be clearly seen in FIG. 6, is arranged to fit -in a countersunk opening 31 .of the frame member 24.
Around the rod, the head has a cylindrical recess 32 whose diameter is greater than that of the rod and, inside this recess, a conical face 33, forming, for example, an angle of 30 with the axis and which tilts axially from the internal zone of the recess towards the rod and towards the interior. A ring 34, provided in the recess 32, projects outwardly from the head 30 and is preferably made of a material the physical characteristics of which are similar to those thereof. matter of which the tubular organ is made.
As clearly shown in Figs. 6 and 7, the rod 13 has at an intermediate point of its length the breaking neck 20 and, near this neck, a conical surface 35 intended to avoid a sharp edge, as has been said. regarding the cone 19 of fig. 2; a groove 36 is provided inside this cone. At a certain distance from this groove, on the inner side, the rod has a groove 37 having an axial length greater than the groove 36 and whose side wall 38 located on the side of the groove 36 is conical and makes an angle. about 20 with the axis of the rivet.
To set a rivet of this kind, it is inserted into the openings of the plates with the head 30 fitted into the opening 31, then, by tightening and pulling the shank and exerting the reaction force on the head 30 using an external anvil 40, the head 25 can be formed. When the head 25 has been formed, the grooves 36 and 37 are located inside the head 30, the tapered side wall 38 - constituting together with the conical surface 33 -of the opening -of the head 30 a wedge-shaped entry towards the base -of the groove <B> 37. </B> At this time, the groove 36 is located radially inside the recess 32 of the head.
When the head 25 has thus been formed, a second anvil 41, shown in FIG. 7, can be applied against the ring 34. It is preferable that the working face 4e this anvil be. slightly concave to accommodate a convex extreme face of the ring, and the radial width of the anvil face is a little larger than the radial thickness of the ring to prevent the possibility of metal of the ring is forced back over the outer periphery of the anvil.
As the ring penetrating movement in the head 30 continues, this ring is constrained to move along the conical surface 33; between this surface and the conical .surface 38: of the rod, and to penetrate .dans the groove 37, as shown -in fig. 7.
The wedge-shaped entry between surfaces 33 and 38 is desirable because it compensates for slight variations in the relative positions of the rod and the tubular member after the head 25 has been formed. the application of the reaction force on the ring 34 has the effect that the metal of said ring adjacent to the groove 36 is forced radially -in this groove as seen -in the fi-. 7.
During these operations, the penetrating movement of the ring 34 in the head 30 naturally has the effect of tightening or controlling the head relative to the work. since the force tends to force the head into its countersunk opening. This also helps to tighten the rivet. Furthermore, the movement of the metal in the ring 34 increases the traction exerted on the rod and tends to tighten the rivet even more. During the final movement of the ring and the anvil, the last Bette can actually sink into the head 30 around the recess 32.
The .continuation of the. traction exerted on the rod breaks the latter at the neck 20 and it is then obvious that the ring 34, locked to the rod and disposed firmly in the head 30 and against the cone 33, effectively avoids the recoil effect which tends to to be: submitted the rod after the. rupture, and elastic return -de formed part of the tubular member.
In any of the rivets described above, it may be found desirable to give the head 14 of the shank a polygonal shape and to give the rusting worm grooves or threads a helical shape or to substitute similar helical grooves or threads. to the grooves 36 and 37. Under these -conditions, after the rivet has been placed, it suffices, in order to remove the rod for any reason whatsoever, to unscrew the rod out of the tubular organ. turning the head 14.
To this end, one could avoid the locking of the tu bular organ in the groove 15 of the rod near the head 14, and if it was. .desirable to reinforce this end of the tubular member, it could be heat treated or hardened by strain hardening.
The anvils shown will have annular contact with the head or neck, but it is evident that a suitable mutual rusting worm could be obtained between the stem and the head by repressing or contracting the head or neck at circumferentially spaced points. .
Fig. 8 shows a series of grooves 42 adjacent to the head 14 of the rod replacing the single groove 15. These grooves have substantially radial faces 43 which behave in the manner of stops coming into contact with the part of the shaft. tubular organ contained in the grooves. These radial faces support the superficial contact between the head 14 and the end of the tubular organ and increase the contact surface provided between the rod and the tubular organ and whose effect is to flourish. this last.
We will now refer to FIG. 9. The frame c # nprend plates 45 and 46 having openings 47 for the rivet. The rivet comprises a tubular member 48 which com carries a head 49 provided to bear against the plate 45, and the metal of the head can be hardened by hardening it by its cold working. Preferably, this head is slightly conical, as has been said previously.
The tubular member comprises a part 50, the length of which is substantially equal, but preferably a little less than that of the opening 47, and a part 51, which projects out of the plate 46 and whose outer diameter is , substantially equal to that of part 50, but which has a larger internal diameter and, therefore, a thinner wall. This construction has an internal shoulder 52. The internal peripheral surface of the head 49, which surface is indicated at 53, corresponds in diameter to the internal diameter of the part 51.
At its outer end, part 51 may include a sector 54 which may by itself be reinforced, for example by cold working of metal.
The rivet also comprises a shank 55 and the internal end of the shank has a head 56, the external diameter of which is substantially equal to that of the parts 50, 51 of the tubular gold, and a groove ring finger 57 near the head.
It can be seen that given the way in which the elements are arranged, the head 56 is considerably spaced from the end of the part 51 - (FIG. 9). Near the shoulder 52 of the tubular member, the rod is provided with a conical shoulder 58, and.
it can therefore be seen that, during any movement of the rod through the tubular member, the shoulder 58 comes into contact with the shoulder 52 and begins to widen the part 5n near and to left of the shoulder 58, the rod -is provided with a neck -of rupture 59 -whose diameter is such that this part @de the rod is the weakest.
The rod also has several locking grooves 60 located to the left of the rupture neck and an annular widening ring or collar 61 intended to be supported against the end of the tubular part 51.
The sides of this ring or collar are tapered as shown at 62 and 63 and, preferably, the ring is snug enough hard on the rod and initially occupies the position shown (Figs. 9, 10). . This ring is made of a metal which is less flexible than that of the tubular organ, but more ductile than that of the rod. Of course, the rod has a high tensile strength, while the tubular member is relatively ductile.
The rivet is placed by pulling the rod -as indicated at A and by applying the reaction force by a primary anvil shown at 27 in FIG. 3. This results in movement of the rod through the tubular member and a widening <B> of </B> the part 50 of said member before the head 56 has been forced against the enlarger ring 61; and the hole 47 fills positively during this widening to avoid clearances or empty spaces.
Due to normal variations in the dimensions and alignment of holes 47 there may be excess metal as shown at 65; and this excess is pushed past the shoulder 58 and enters the enlarged opening 53 of the head 49.
While the rod continues to be subjected to increasing traction, the ring 61, initially conical in shape, twists and widens so as to bring the faces 62 and 63 to substantially straight positions, this which naturally increases the -dia meter -of the ring and constitutes a larger bearing surface for the end of the tubular part 51. Of course, this increase could not be obtained before the rivet is inserted. As the pull continues, part 51 begins to expand as shown at 66 and eventually forms head 67.
The burst strength of the hardened or stronger sector 54 increases, this sector causes the formation of the knotted head and, during the setting of the rivet, some of the metal may be forced under the ring 61 and penetrate into it. the. groove 57.
When the head 6 7 has been formed, the grooves 60 are located in the head 49 and, in the continuation of the traction exerted on the rod,. An anvil 28 (fig. 3 and 4) is used for radially compress the head 49 so as to force the metal to enter the grooves.
At the same time, there is a certain axial lengthening of the head 49, which has the effect of increasing the tensile force exerted on the. rod and tighten the plates further. During the radial widening of the part 50, there may be some axial extrusion of this part, which may have the effect of slightly moving the. head 49 of the plate 45, even if the anvil 27 bears against this head, due to the multiplication of forces by the conical shoulder 58. However, the anvil 28 actually has the effect of lengthening or -to push the head back against the plate 45.
As the rod continues to pull, it breaks at neck 59.
I'ig. 13 shows a tubular member in which part 51 is provided with a progressively cold-worked or cold-worked area which progressively increases its resistance to the outer end comprising the sector -54 even more -hardened. This construction allows the spreading to be adjusted in a defined manner and starts this spreading closer to the plate 46. The sector 54 also advantageously has the effect of increasing the resistance to bursting. at the end of part 51.
The rivet of fig. 9, 10, 11, 12 and 13 is particularly arranged to function satisfactorily even with normal variations in the size and alignment of the holes 47, in which case there may or may not be metal. in excess in part 50.
If there is excess metal, the widened opening 53 of the head 49 is desirable to allow the escape of said metal which, if it did not have the possibility of escaping, could do so. obstacle to the continued movement of the rod and cause its premature rupture. Even when the excess metal is allowed to escape, it takes considerable force to widen the part 50 where this excess metal occurs, and so on. took place when the part 51 is open, the action of the two forces on the rod could break it prematurely.
Therefore, it is desirable to widen the part 50 before the part 51 has been shoulder.
By increasing the effective dimensions of the head 56, the expanding ring 61 prevents that head from sinking deeply into the expanded head or from passing through it. This ring is particularly desirable when the diameter of the hole is such that the enlargement of the part 50 does not leave excess metal and the frictional resistance offered to the continued movement of the rod is relatively low. This expanding ring can also be arranged to widen after the expanded head has. been formed and as the. head 49 is radially stretched or stamped.
The grooves 60 are placed to the left of the shoulder 58, so that they are .in the largest part of the rod; and when the full head has been formed, these grooves are located in opening 53 and a great radial movement of the metal is not necessary to fill them.
The rivets shown in fig. 14 and 1.5. Both include: tubular parts 50 arranged to be widened by the shoulder 58, but are advantageous when the space that exists behind the plate 46 is smaller than it would be. not possible to use a rivet such as the one in fig. 9 because of its larger projection. The rivets of fig. 1-1- and 15 are further advantageous in that the length of rod lost is less.
With either of these rivets, it is necessary to avoid the large space between the head 56 and the end of the part 51 and it follows that, in order to finally accommodate the grooves 60 in the head 49, these grooves must be located initially to the right of the shoulder 58, which requires that they be placed in the smaller part of the shank. This in turn substantially prevents the application of a larger opening 53 in the head 49, since this larger opening would make it difficult to stamp the head sufficiently to fill the grooves.
It follows .from the foregoing that these rivets can be installed satisfactorily in structures where the .openings 47 are established with smaller tolerances and where the misalignment is less, so that it does not occur. little or no excess metal produced as a result of the expansion of the tubular portion 50.
In addition, in any of the rivets -des fig. 14 and 15, it is not desirable to move the shoulder 58, so that it penetrates the head 49 and widens the latter. Therefore, the shoulder must be spaced initially, to the left of the head, by a distance equal to the movement required by the rod during the formation of the open head.
As the inner end & part 51 is disposed slightly inside the plate 46, it is evident that a space must be provided between the shoulders 52 and 58 when the thickness of the two plates or frame members is. less than the movement links the rod to constitute the epa- q 'exi, knotted head. The rivet of fig. 14 lends itself to this case where the thickness of the frame is less than the movement required by the rod to open out the head.
In this rivet, the tubular part 51 can be locked to the rod by providing a widened end part 68 penetrating into a groove 69. Preferably, the widened part is cold worked and a progressive zone of work hardening @or working at cold can be applied & us the part 51. This arrangement would avoid the use .d'un expanding ring 67 even if the openings 47 are slightly too large.
When the thickness -of the: frame is greater than the: distance of which the rod moves -in the riveting operation, the head 56 is spaced -from the end: of the part 51, with the shoulder 58 against the shoulder 52, as shown in FIG. 15, so that the shoulder 58 is spaced, to the left of the head 49, by a distance at least equal to the movement of the rod during the setting -du rivet. The widening of the part 50 then begins before the opening begins, but, when the rivet is installed, the shoulder 58 has not penetrated the head 49.
Preferably, the part 51 of fi, 15 will have an extreme cold-worked sector and a progressive cold-worked zone, as also shown in FIG. 13,: and one can use an enlarger ring, especially if the openings 47 are slightly too large. The metal of the cold worked end sector is normally forced into the adjacent groove of the head 56 until the opening has been formed and its penetration into this groove is easier when the progressive working zone cold is applied.
Fig. 16 shows the final rivet which can be obtained with the aid of any of the rivets shown in FIGS. 14 and 15.