Les Assemblages

I. Généralités

Après la mise en forme d’une pièce par découpage, cintrage, pliage ou martelage, on est ordinairement conduit à en réunir les extrémités: on procède à l’assemblage, couramment nommé, dans ce cas, joint.

II. Etude des assemblages

Un assemblage est constitué par un ensemble de deux pièces, l’un: le contenant ou pièce femmelle, l’autre: le contenu ou pièce mâle, devrant satisfaire à des conditions de fonctionnement.

On peut aussi avoir à assembler plusieurs éléments entre eux: c’est ainsi que sont le plus souvent réalises les ouvrages de tôlerie ou de chaudronnerie.

Figure

Les pièces 1 et 2 sont assemblées entre elles au moyen de boulons serrés sur les cornières d’assemblage rivées sur chaque pièce. Le joint (caoutchouc, cuir, etc.) assure l’étanchéité de l’assemblage 1 et 2.

Les assemblages peuvent être:

- démontables
- articulés
- provisoires
- permanents

1. Ils sont dits démontables lorsque les pièces sont assemblées sait simplement par emboîtage, soit à l’aide d’organes dont au moins une partie est facilement démontable.

Ces assemblages sont réalisés par des procédés uniquement mécaniques utilisant:

- des boulons, notamment pour l’assemblage sur place de différents éléments d’un ouvrage;

- des vis (fig. 1), pour la fixation de petites pièces (regards, plaques de fabrique, poignées, etc.)

- des goujons (fig. 2) lorsque, l’une des faces étant inaccessible, l’introduction d’un boulon est impossible (portes de visite, trous d’homme, regards, doubles parois, etc.);

- des raccords divers employés en tuyauterie.

Figure

2. Les assemblages articules laissent une certaine liberté de mouvement aux éléments assemblés, généralement par rotation de l’un d’eux; l’assemblage est alors assuré par une charnière réalisée par les pièces elles-mêmes (fig. 3), ou rapportée (fig. 4).

Figure

3. Les assemblages provisoires immobilisent les parties d’un joint dans une position favorable à la préparation et à l’exécution de l’assemblage définitif.

On emploie à cet effet des boulons ou, plus rarement, des points de soudure.

4. Les assemblages sont dits permanents lorsque les parties assemblées le sont de façon inamovible; ce sont les plus courants.

TABLEAU DES ASSEMBLAGES

III. Assemblages démontables

Un assemblage est démontable si les éléments qui le constituent peuvent être disjoindre sans dommage pour eux.

Pièce d’assemblage: il y a deux catégories:

1. Pièce de serrage par l’effet:

- d’une rampe hélicoïdale (visserie);
- ou d’un coin (clavette à pente).

Vis (tige filetée, avec tête)

Figure

Boulon vis + écrou

Ecrou rondelle épaisse taraudée

Figure

Goujon tige filetée aux 2 bouts

Figure

Figure

a) Par écrou - contre écrou (fig. 1)

* monter les écrous 1 sur 2 sur la tige filetée (le plus près possible de la face).
* serrer 2 sur 1 en maintenant 1.
* tourner 1 dans le sens de desserrage pour retirer le goujon.
* tourner 2 dans le sens de serrage pour monter le goujon.

b) Par vis butée et écrou (fig. 2).

c) Dégoujonneuse à coin (fig. 3).

Un coin quadrille immobilise le goujon à retirer à l’intérieur du corps de l’extracteur. On tourne l’ensemble par l’hexagone dans un sens ou dans l’autre pour monter ou démonter le goujon (pour goujons de 10 à 26 mm).

Clavette pentée à tête (bloquer au marteau)

Figure

2. Pièce d’arrêt - elles agissent:

Clavette disque

Figure

Clavette à bouts ronds

Figure

Circlips

Figure

Axe ou arbre

Figure

Goupille

- conique

- cannelée

- cylindrique pleine

Diamètre de perçage avant alésage:

Diamètre de perçage = Diamètre d’alésage x 0,98

Utilisées surtout pour la mise en place relative de deux pièces, elles permettent de retrouver la position initiale après le démontage de l’ensemble.

Montage, démontage:

* Monter la pièce C sur la pièce A; la fixer par les deux vis.

* Déplacer B dans l’ensemble et régler le jeu aux extrémités; serrer les vis.

* Percer les deux trous de goupille.

* Aléser les deux trous. Pour obtenir un montage serré dans A et glissant dans C, utiliser un alésoir à main; ne pas le passer au travers; vérifier l’enfoncement de la goupille.

* Finir la mise en place avec un chasse-goupille. Les extrémités de la goupille ne doivent pas dépasser des pièces.

* Pour le démontage repérer la position des pièces (coups de pointeau, chiffres).

* Retirer les goupilles avec un chasse-goupille de diamètre approprié.

* Pour les goupilles montées serrées dans des trous borgnes, scier, puis percer à nouveau.

Figure

- cylindrique creuse

Diamètre de perçage = diamètre nominal

Ces goupilles sont réalisées à partir de feuillard d’acier dur traité. Diamètre extérieur (De) est supérieur diamètre nominal (Dn). Le serrage est obtenu par l’élasticité de la goupille contre les parois du trou.

Montage, démontage:

Diamètre de perçage = diamètre nominal de la goupille.

Le démontage est réalisé avec un chasse-goupille épaulé pour assurer le centrage.

- cylindrique fendue

Elles sont employées pour l’arrêt:

- en rotation des écrous à créneaux,
- en translation d’axes lisses ou de rondelles.

Après assemblage des pièces, repérer la position de la goupille et percer au diamètre indiqué dans le tableau.

f	0,45	0,60	0,80	1	1,2	1,6	2	2,7	3,5	4,4	5,6	7,3
g	0,6	0,8	1	1,2	1,6	2	2,5	3,2	4	5	6,3	8

- cannelées

La goupille cannelée a surtout été utilisée pour remplacer la goupille conique; aujourd’hui, elle est employée pour les usages les plus divers tels que: pieds de centrage, ergots, butées, attache-ressorts, axes, etc.

Montage:

- Assembler les pièces.
- Percer au même diamètre que celui de la goupille.
- Ebavurer avec une fraise à 60° maximum.
- Graisser la goupille de préférence au suif.
- Enfoncer la goupille.

- conique (conicité 2%).

Ce type de goupille est employé pour l’immobilisation:

- en rotation d’écrou,
- en translation de bague.

Montage:

- Positionner les pièces.
- Percer au petit diamètre de la goupille.
- Aléser conique. Vérifier l’enfoncement de la goupille à la main.
- Monter la goupille. Frapper légèrement sur la tête pour la coincer. Au démontage, prendre un chasse-goupille dont le diamètre correspond au petit diamètre de la goupille.

IV. Assemblages permanents

Les assemblages permanents sont réalisés par des procédés mécaniques ou thermiques.

1. Procédés mécaniques:

a) L’agrafage consiste à recourber en forme de crochets (agrafes) et à emboîter l’une dans l’autre les extrémités des pièces à assembler.

L’agrafage s’emploie sur tous les métaux et alliages en feuilles minces (e max.: 1,2 mm), sauf sur le zinc et le duralumini trop cassants.

agrafage simple de fond

agrafage double rabattu

agrafage simple droit

agrafage à recouvrement

b) Le rivetage est réalise au moyen de rivets qui traversent les parties à réunir et les maintiennent l’une contre l’autre entre leurs deux têtes.

Les rivets se font en acier doux, acier inoxydable, cuivre, laiton, aluminium et ses alliages.

La forme de la tête détermine le nom du rivet.

Les têtes sont normalisées et désignées par un symbole.

- Les rivets à tête plate (fig. 1) ne sont employés qu’en petite tôlerie (d < 10 mm).

- Les têtes rondes (fig. 2, 3, 4) sont les plus résistantes et les plus couramment employées en chaudronnerie; les têtes Ra et Rb sont réservées à la grosse construction et aux chaudières.

Fig. 1

Fig. 2

Fig. 3

Fig. 4

- Les rivets à tête goutte de suif (fig. 5) sont d’un emploi exceptionnel; ils assurent néanmoins l’étanchéité quand d > 4 mm.

- Les rivets à tête fraisée (fig. 6 et 7) sont employés lorsque la tôle ne doit présenter aucune surépaisseur.

Fig. 5

Fig. 6

Fig. 7

Fig. 8

Exemple: rivet R 8.22.

Fig. 9, Fig. 10, Fig. 11

- Quand une légère surépaisseur est tolérée, on fait usage de rivets à tête fraisée - bombée (fig. 8) plus résistants que les précédents (large emploi en construction navale).

Désignation. Trois éléments interviennent dans la désignation des rivets:

- la forme de la tête,
- le diamètre du corps (nommé également tige, ou fût),
- la longueur prise sous tête, sauf pour les rivets F et Fb (fig. 9, 10, 11).

Quelle que soit la forme de la tête, la longueur L du rivet est égale à l’épaisseur à rivet, augmentée de la longueur l nécessaire à l’exécution de la seconde tête.

Les rivures

L’assemblage réalisé par rivets est nommé rivure, ou parfois, clouure.

Les rivures les plus courantes sont:

a) à recouvrement ou à clin simple (fig. 15),
b) à clin épaulé (fig. 16),
c) à franc bord avec simple couvre-joint (fig. 17),
d) à franc bord avec double couvre-joint (fig. 18).

Rivures simples

Fig. 15

Fig. 16

Fig. 17

Fig. 18

Préparation du rivetage

- Choix du rivet:

a) sa forme est fonction de la résistance requise et de son emplacement;

b) son diamètre est sensiblement égal à l’épaisseur à river pour les épaisseurs de tôle comprises entre 2 et 8 mm.

Pour les épaisseurs de tôle comprises entre 10 et 16 mm, on prend: d = e + 6 ou e + 7.

Au-dessus de 16 mm, le diamètre du rivet ne croit que lentement. Le tableau ci-dessous donne les diamètres de rivets couramment employés en construction navale.

Épaisseur de la tôle......	1	2	3	4	5	6	7	8
Diamètre du rivet........	3-4	4-5	6-8	8-10	10-12	10-12	12-14	14-16
Épaisseur de la tôle......	10	12	14	16	18	20	22	25
Diamètre du rivet........	16-18	18-20	20-22	22-24	24	24	24	26

La formule de Hambourg:

et la formule de Breuil:

donnent sensiblement les mêmes résultats.

c) Sa longueur est égale à l’épaisseur E des pièces à assembler, augmentée de la longueur nécessaire à la formation de la rivure et aussi au remplissage du trou par refoulement du fut (fig. 19); cette dernière longueur varie d’une part avec l’épaisseur à river et, d’autre part, avec le jeu entre le trou et le rivet. Les formules qui suivent ne sont donc qu’approximatives, seule l’expérience permet de déterminer avec exactitude la longueur du rivet.

Fig. 19

Plus la pression exercée sur le rivet est grande, plus le refoulement du fut est important, et plus il faut ajouter de métal, d’où les différentes valeurs de L données ci-dessous pour une rivure ronde:

L	= E + 1,5 d	pour un rivetage au marteau à main,
	= E + 1,6 d	pour un rivetage au marteau pneumatique,
	= E + 1,7 d	pour un rivetage à la presse hydraulique.

Pour une rivure fraisée-bombée:

L = E + 1,2 d environ.

Pour une rivure fraisée plate:

L = E + 0,7 à 0,8 d.

Le rivetage au marteau à main

Il ne s’effectue ordinairement que pour la pose à froid de rivets n’excédant pas huit millimètres de diamètre.

Afin que la tête du rivet «porte bien», on frappe sur un outil nommé indifféremment: tire-rivet, appelle-rivet ou chasse-rivet, dans lequel le rivet est engagé (fig. 20-22).

Fig. 20

Fig. 21

Tire-rivet et bouterolle

On écrase le rivet en frappant d’abord d’aplomb pour refouler le fut qui doit remplir le trou (fig. 23); on incline ensuite le marteau pour amorcer la tête concentriquement à l’axe (cas d’une rivure ronde) (fig. 24).

La tête ronde est terminée à l’aide d’une bouterolle (fig. 21). Placée d’abord dans l’axe du rivet, puis inclinée pour obtenir tout autour de la tête une légère bavure que l’on coupe avec l’extrémité de la bouterolle en terminant le travail (fig. 25 et 26).

Fig. 22, Fig. 23, Fig. 24, Fig. 25, Fig. 26

Dérivetage

Fig. 27

Pour enlever un rivet mal pose on commence par faire sauter la tête, soit au burin (fig. 27); on chase ensuite le rivet au moyen d’une broche.

c) Le mandrinage est employé pour fixer les tubes dans les plaques tubulaires ou les corps cylindriques des chaudières, les brides, etc.

Le mandrin ou dudgeon exerce, au moyen de galets, une pression à l’intérieur du tube qui se dilate et s’applique avec force contre la plaque, la bride, etc.

2. Procédés thermiques:

a) Le frettage est basé sur les effets de la dilatation et du retrait.

b) Le soudage consiste à porter le métal à une température le rendant suffisamment plastique pour les grains des parties en contact puissent adhérer intimement les uns aux autres.

Les soudures sont dites:

- hétérogènes lorsque le métal ou, plus généralement l’alliage utilisé pour la soudure, est différent de celui des pièces à assembler.

Seul le métal d’apport est fondu; il est ainsi possible dans certains cas de souder ensemble deux métaux ou alliages différents.

- autogènes lorsqu’elles sont exécutées soit sans aucune addition de métal, soit avec un métal d’apport de même composition que celui des pièces à assembler.

SOUDURES HETEROGENES

a. La soudure à l’étain est constituée par un alliage d’étain et de plomb, dont le point de fusion varie, selon sa composition, entre 200 et 270 degrés. Elle est surtout employée en ferblanterie et en petite cuivrerie.

b. La brasure est un alliage de cuivre et de zinc auquel est ajouté parfois de l’étain ou de l’argent. Son point de fusion varie, selon sa composition, entre 425 et 1100 degrés.

c. La soudo-brasure est constituée par un alliage du genre laiton contenant du silicium, et dont le point de fusion est situé entre 850 et 950 degrés.

SOUDURES AUTOGENES

La plus ancienne des soudures autogènes est la soudure à la forge.

Les différents procédés de soudage autogène pratiqués sont:

1° Le soudage par fusion.

a. Le soudage au chalumeau: la flamme est produite par la combustion de l’acétylène ou de l’hydrogène dans l’oxygène.

b. Le soudage à l’arc électrique: la source calorifique est un arc électrique que l’on fait jaillir entre la pièce et la baguette de métal d’apport, appelée électrode.

2° Le soudage par résistance électrique.

A Le soudage en bout

a. par résistance: la chaleur est engendrée par le passage d’un courant dans la résistance électrique du joint;

b. par étincelage: la chaleur est produite par l’entretien d’un arc électrique jaillissant entre les pièces.

B Le soudage par recouvrement

a. soudure discontinue, par points à écartement variable réalisés au moyen de deux électrodes en cuivre;

b. soudure continue, obtenue par chevauchement des points de soudure réalisés par des électrodes constituées par deux molettes tournantes.

3° Le soudage au gaz par pression.

Ce procédé, de date récente, consiste à réaliser la soudure par forgeage du joint chauffé avec un chalumeau multiflamme et soumis à des pressions déterminées.

CONSIDERATIONS SUR LES DIFFERENTS PROCEDES D’ASSEMBLAGE

Parmi tous les procédés d’assemblage actuellement utilisés, les procédés de soudage autogène occupent une place prépondérante dans toutes les industries de construction métallique et de réparation.

V. Calcul

1. Agrafage:

Figure

Si, comme sur la figure, on décompose une agrafe repliée en ses différentes parties on trouve que, théoriquement, le métal nécessaire à son exécution est égal à

P₁ + P₂ + P₃ + e₁ + e₂ + e₃ + e₄ + e₅, soit 3 P + 5 e.

En réalité, on n’obtient pas une agrafe exactement conforme à celle des figures. Il existe toujours un jeu plus ou moins important entre les surfaces en contact.

Le développement exact d’une agrafe est donné par la formule empirique

L = 3 P + 2 e

2. Rivetage:

Le diamètre du rivet est donné par les formules

La longueur du rivet pour le rivetage au marteau à main est donné par le formules

L = E + 1,5 d pour une rivure ronde,
L = E + 1,2 d pour une rivure fraisée-bombée
L = E + 0,7 à 0,8 d pour une rivure fraisée plate.

QUESTIONNAIRE pour l’étude à domicile et pour les COMPOSITIONS

Figure	(1) (2)
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