V de pliage : choix selon épaisseur

Le choix du V de pliage conditionne la force nécessaire, le rayon intérieur, le retour élastique et, au final, la qualité de vos pièces de tôlerie. Une matrice trop étroite casse les outils et fissure la tôle, une ouverture trop large dégrade l’angle et allonge les développés. Entre les deux, il existe une zone de réglage optimale, que les tableaux, les normes et les calculateurs de presse plieuse permettent de cibler de façon fiable. Pour un responsable d’atelier, un technicien méthodes ou un concepteur, comprendre cette relation entre ouverture de matrice et épaisseur de tôle devient un levier concret pour réduire les rebuts, stabiliser les cotes et sécuriser le pliage des aciers haute résistance comme des tôles fines de précision.

Principes de base du V de pliage : relation entre ouverture de matrice et épaisseur tôle

Le principe fondamental tient en une image simple : la tôle posée sur une matrice en V se comporte comme un petit pont entre deux falaises. Plus les « falaises » sont éloignées (V large), plus le pont s’affaisse et plus le rayon de pliage augmente. À l’inverse, plus l’ouverture de la matrice est étroite, plus le rayon intérieur est serré et plus la contrainte dans la fibre extérieure grimpe. C’est pour cela que la relation V ≈ (6 à 12) × épaisseur est devenue un standard industriel, particulièrement en pliage à l’air.

Pour un acier doux de résistance standard (≈ 400–450 N/mm²), les abaques de force de pliage montrent qu’un V de l’ordre de 8×t permet en général d’obtenir un compromis acceptable entre tonnage, rayon et qualité d’angle. Dès que l’épaisseur augmente, vous voyez immédiatement dans ces tableaux que la force nécessaire croît avec le carré de l’épaisseur : doubler l’épaisseur multiplie le tonnage par quatre, à V constant. D’où l’intérêt de jouer intelligemment sur l’ouverture de matrice plutôt que de « forcer » la machine.

Un V de pliage bien dimensionné est souvent plus efficace pour réduire le tonnage que l’augmentation de la puissance de la presse plieuse elle‑même.

Dans la pratique, le bon réflexe consiste à raisonner simultanément sur quatre grandeurs : l’épaisseur S, l’ouverture V, le rayon intérieur Ri et la force par mètre F. Les tableaux de pliage fournis avec les presses Mebusa, LVD, Amada‑Promecam ou les calculateurs de tonnage modernes traduisent précisément ces relations physiques et donnent une base fiable pour paramétrer vos premiers essais.

Normes industrielles pour le choix du V de pliage selon l’épaisseur (NF EN 10149, NF EN 10025, recommandations fabricants)

Les normes matière comme NF EN 10025 (aciers de construction) et NF EN 10149 (aciers à haute limite élastique laminés à chaud) ne donnent pas directement le « bon V de pliage », mais elles fournissent les résistances à la traction et les limites élastiques qui entrent dans les formules de tonnage et de rayon minimal. Les recommandations des fabricants de presses plieuses et d’outillage viennent compléter cet encadrement normatif en proposant des tableaux de correspondance épaisseur / V de pliage spécifiques à chaque gamme de matrices.

Tableaux de correspondance épaisseur / V de pliage : 8×t, 10×t, 12×t selon type d’acier

Les tableaux modernes de tonnage convergent vers une règle de base, affinée selon l’épaisseur :

Ces coefficients restent empiriques, mais ils tiennent compte des retours d’expérience sur plusieurs décennies. Par exemple, pour une tôle de 4 mm en acier de construction, un V de 32 mm (≈ 8×t) donne typiquement un rayon intérieur autour de 3,3 mm et un tonnage d’environ 33 t/m. En passant à un V de 40 mm (10×t), la force chute à environ 26 t/m, mais le rayon monte à 4–4,5 mm. Selon que vous privilégiez un rayon serré ou un tonnage limité, l’arbitrage ne sera pas le même.

Différence de dimensionnement du V pour aciers doux S235/S275 et aciers à haute limite élastique S355/S700MC

Les nuances S235 ou S275 prévoient une résistance à la traction autour de 360–410 N/mm², là où un S355 atteint 470–630 N/mm² et un S700MC dépasse aisément 700–800 N/mm². Concrètement, pour un même V de pliage et une même épaisseur, plier un S700MC peut exiger jusqu’à 2 fois le tonnage nécessaire à un S235. Beaucoup d’ateliers constatent ainsi, sur leurs presses de 160 t, qu’un passage de S235 à S355 sur une tôle de 8 mm les rapproche dangereusement de la capacité maximale.

Pour limiter la force exigée, un V de matrice légèrement plus grand est recommandé sur les aciers à haute limite élastique : passer de 8×t à 10×t sur des épaisseurs de 6–10 mm permet d’abaisser le tonnage d’environ 20–30 %, au prix d’un rayon intérieur plus grand et d’un retour élastique plus marqué. Cette adaptation doit être anticipée dès la conception des pièces, notamment pour éviter d’exiger un rayon intérieur inférieur à l’épaisseur sur des aciers S700MC difficiles à former.

Adaptation du V de pliage pour inox 304L/316L, aluminium EN AW-5754 et métaux non ferreux

L’inox austénitique 304L ou 316L cumule une résistance mécanique plus élevée et un effet d’écrouissage important. À épaisseur égale, le tonnage en pliage à l’air augmente en moyenne d’un facteur 1,4 à 1,6 par rapport à un acier doux. De plus, le retour élastique peut atteindre 2 à 3 fois celui de l’acier carbone, ce qui impose un sur-pliage plus important et un contrôle d’angle plus serré. En pratique, un V de 8×t reste possible jusqu’à 4–5 mm, mais au‑delà, un V de 10×t à 12×t limite mieux les risques de fissuration et de marquage.

Pour l’aluminium EN AW‑5754 ou 1050, c’est l’inverse : la résistance à la traction plus faible permet de réduire le V sans risque de surcharge. Le rayon intérieur naturel sera aussi plus petit pour une même ouverture de matrice. Le coefficient empirique appliqué sur le rayon (Ri ≈ V/8 × 0,8 pour l’aluminium, Ri ≈ V/8 × 1,4 pour l’inox) illustre bien cette différence. Les métaux non ferreux comme le laiton ou le cuivre suivent une logique similaire, avec toutefois une sensibilité accrue au marquage de surface qui oriente vers des V plus larges et des matrices adoucies ou bombées.

Cas spécifiques : tôles fortes (>10 mm), tôles fines (<1 mm) et micro-pliage de précision

Au‑delà de 10 mm d’épaisseur, l’ouverture de V devient un enjeu de sécurité. Une matrice trop étroite provoque très vite un « pli vif » où la pointe du poinçon pénètre dans la fibre neutre, avec un risque réel de rupture de la matrice et de la tôle. Pour ces tôles fortes, les recommandations d’outilleurs prévoient typiquement :

• V = 10×t sur 10–12 mm en acier doux ou S355,
• V = 12×t sur 12–20 mm,
• V ≥ 14×t pour Hardox, S690, S700MC et aciers trempés.

À l’autre extrémité, pour les tôles < 1 mm, un V trop large entraîne un rayon disproportionné, un contrôle d’angle difficile et un risque de déformation générale de la pièce. Les matrices fines de 6–8 mm d’ouverture, associées à des poinçons à petit rayon, permettent alors un micro‑pliage très précis, à condition de maîtriser la planéité de la tôle et le jeu du tablier. Sur ces épaisseurs, un dixième de millimètre de variation d’épaisseur peut déjà modifier sensiblement l’angle obtenu.

Méthodes de calcul du V de pliage à partir de l’épaisseur et du rayon intérieur

Formule empirique V = (6 à 12) × épaisseur : critères de choix du coefficient k

La relation V = k × t sert de base à la majorité des logiciels CNC de presse plieuse. Le coefficient k dépend de trois paramètres principaux : la résistance à la traction, l’épaisseur et le rayon intérieur souhaité. Pour un pliage à l’air standard sur acier doux entre 1 et 8 mm, une valeur k = 8 reste la plus répandue. En tôlerie de précision très fine, k = 6 permet d’obtenir des rayons serrés avec un tonnage toujours modéré. En tôles fortes ou sur acier haute résistance, un k de 10 à 12 s’impose pour contenir l’effort et préserver l’outillage.

Le coefficient k ne doit jamais être choisi au hasard : il traduit un compromis entre tonnage, rayon, retour élastique et risque de marquage de la tôle.

Un point crucial pour vous : la machine ne doit pas fonctionner en permanence à son tonnage nominal. Il est conseillé de garder 20 à 30 % de marge, voire davantage si l’usage est intensif. Ainsi, si un calcul de tonnage donne 100 t nécessaires, une presse plieuse de 135 t offre une réserve confortable pour absorber les variations d’épaisseur, de dureté matière et l’usure des outils.

Dimensionnement du V pour obtenir un rayon intérieur cible (ri ≈ 0,16×V) en pliage air

En pliage à l’air, plusieurs mesures ont montré que le rayon intérieur naturel se situe autour de Ri ≈ V/6 à V/8 selon les sources. Une valeur intermédiaire souvent utilisée dans les calculateurs de pliage est Ri ≈ 0,16 × V. Cette approximation permet de raisonner à l’envers : si vous avez besoin d’un rayon intérieur proche de l’épaisseur, fixer Ri ≈ t conduit à V ≈ 6×t à 8×t. Si la conception impose un rayon 2×t, un V de 12×t donnera un résultat plus proche sans recourir au matriçage.

Cette relation entre rayon et ouverture de matrice est essentielle pour vos calculs de développé. Un rayon plus grand allonge légèrement la fibre neutre et modifie la compensation de pliage appliquée dans le CAO/FAO. Ignorer cette influence conduit vite à des pièces trop courtes ou trop longues, surtout sur des châssis multibrides où l’erreur se cumule à chaque pli.

Influence du V de pliage sur la fibre neutre, le facteur K et le calcul du développé

Lors du pliage, la face intérieure de la tôle se comprime, la face extérieure s’allonge, et entre les deux se trouve la fibre neutre, dont la longueur reste constante. La position de cette fibre dans l’épaisseur est décrite par le fameux facteur K, généralement compris entre 0,25 et 0,5. Un V de pliage plus large, associé à un rayon plus grand, rapproche la fibre neutre du centre de l’épaisseur et réduit légèrement la déformation unitaire.

En CAO tôlerie, le facteur K est utilisé pour calculer la marge de pliage et la dédution de pliage, donc le développé exact de vos pièces. Plus le V est large (et donc le rayon grand), plus la marge de pliage augmente. Pour un bureau d’études, il devient pertinent de définir, par famille de matière et d’épaisseur, une combinaison cohérente « V – rayon – facteur K » et de la consigner comme standard atelier. Cette approche évite les écarts entre calcul théorique et comportement réel sur presse plieuse.

Utilisation des calculateurs intégrés delem, cybelec, ESA pour le choix automatique du V

Les commandes numériques modernes Delem, Cybelec ou ESA intègrent des calculateurs de tonnage et des bibliothèques d’outils qui suggèrent automatiquement un V adapté à l’épaisseur et au matériau sélectionnés. L’opérateur renseigne la nuance (acier doux, inox, aluminium), la résistance à la traction ou choisit une valeur par défaut, puis la CNC propose un couple poinçon/matrice, un V de pliage et un rayon intérieur théorique.

Ces fonctions gagnent en intelligence à chaque génération : contrôle de tonnage en temps réel, limitation automatique pour protéger la machine, adaptation du V pour des pièces courtes afin de limiter la charge excentrée, etc. Pour vous, cela signifie moins d’essais‑erreurs, moins de casse d’outils et une traçabilité claire des paramètres de pliage utilisés sur chaque référence.

Impact du V de pliage sur effort de pliage, retour élastique et qualité de l’angle

L’ouverture de matrice influence directement l’effort de pliage. La formule simplifiée de pliage à l’air peut s’écrire sous la forme P ∝ (S² / V). Autrement dit, pour une épaisseur donnée, doubler le V divise le tonnage par deux. Sur une presse de 80 t, le passage de V = 32 mm à V = 40 mm sur une tôle de 4 mm fait passer la force nécessaire d’environ 33 t/m à 26 t/m, ce qui peut être décisif pour rester dans la plage de sécurité.

Le revers de la médaille est le retour élastique. Un V confortable s’accompagne d’un rayon plus grand et d’un ressort plus marqué, surtout sur les aciers durs et l’inox. L’angle nominal de la matrice (par exemple 85°) ne sera pas l’angle final de la pièce ; la CNC doit sur‑plier typiquement de 1 à 5° pour compenser. Un V trop étroit réduit ce retour élastique, mais au prix d’un risque accru de fissuration et d’usure des outils. L’angle obtenu devient aussi très sensible à la moindre variation d’épaisseur ou de caractéristiques matière.

Sur le plan visuel, un V mal choisi se traduit souvent par un marquage prononcé aux appuis de la matrice, voire par une ovalisation des bords de tôle. Un V légèrement plus large, combiné à une matrice à épaulements arrondis et éventuellement à un film plastique protecteur, améliore significativement l’aspect pour les pièces apparentes ou peintes.

Sélection du V de matrice sur presse plieuse (trumpf, bystronic, LVD, amada)

Compatibilité porte-outils, tangs et systèmes de serrage (promecam, wila, trumpf)

Sur les presses plieuses Trumpf, Bystronic, LVD ou Amada, le choix du V ne peut être dissocié du système de serrage et du tang des outils. Un porte‑outils de type Promecam ne supporte pas les mêmes hauteurs ni les mêmes charges qu’un système lourd Wila ou Trumpf. Avant de retenir une matrice de grand V pour des tôles fortes, la capacité de serrage, la dureté de la matrice et la résistance mécanique de la table doivent être vérifiées.

Pour un atelier multi‑marques, la standardisation autour d’un ou deux systèmes (Promecam sur les machines moyennes, Wila sur les fortes tonnages par exemple) simplifie la gestion du parc de matrices. Cela permet aussi de mutualiser certains V critiques, comme les matrices 60–80 mm utilisées sur les tôles de 8–12 mm, tout en gardant sous contrôle l’alignement et la répétabilité d’angle.

Choix entre matrices V standard, matrices à ouverture variable et matrices à segments

Les matrices V standard (une ouverture fixe par barre d’outil) restent la solution la plus économique pour les ateliers travaillant des gammes d’épaisseur limitées. Dès que la diversité des pièces augmente, les matrices à ouverture variable — constituées de segments réglables pour passer rapidement d’un V 16 à 40 mm par exemple — offrent une flexibilité bien supérieure. Elles intéressent particulièrement les cellules robotisées où le changement fréquent d’outillage serait trop coûteux en temps.

Les matrices à segments, quant à elles, permettent d’assembler uniquement la longueur utile pour la pièce, avec des zones de V différent si nécessaire. Elles deviennent très utiles pour les pliages complexes avec dégagements, plis proches des extrémités ou pièces comportant des découpes de soulagement. Dans tous les cas, la règle de dimensionnement du V par rapport à l’épaisseur reste la même ; c’est la manière d’implémenter ce V sur la machine qui change.

Gestion du marquage de la tôle : V large, film plastique, matrices bombées ou « hemming »

Le marquage de la tôle sur les appuis de la matrice est un problème récurrent, surtout sur l’inox brossé, l’aluminium anodisé ou les pièces visibles avant peinture. Trois leviers principaux existent pour vous :

• augmenter légèrement le V de pliage pour répartir mieux la pression,
• utiliser des matrices « bombées » ou à épaulements rayonnés,
• interposer un film plastique ou un papier de protection.

Pour les ourlets et doubles plis (hemming), des matrices spécifiques combinant une première phase de pliage à 30–40° puis un écrasement contrôlé offrent une solution élégante pour obtenir un bord roulé net avec un rayon défini. Le V utile en première phase est alors dimensionné, comme en pliage standard, sur la base de l’épaisseur de la tôle ; la seconde phase transforme ce pli ouvert en ourlet fermé sans exiger un tonnage excessif.

Exemples de configurations d’outillage pour presses plieuses 80T, 160T et 320T

Sur une presse plieuse de 80 t avec une longueur utile de 2 à 2,5 m, un jeu de matrices couvrant V = 12, 16, 20, 25 et 32 mm permet déjà de traiter la majorité des tôles de 1 à 6 mm en acier doux. En dimensionnant les V autour de 6×t à 8×t, la machine reste dans une plage de tonnage confortable pour un usage quotidien sans fatigue excessive.

Pour une presse de 160 t sur 3 m, des V de 32, 40, 50 et 63 mm deviennent pertinents, en particulier pour des aciers jusqu’à 10 mm d’épaisseur. Une presse de 320 t sur 4 m, dédiée aux tôles fortes ou aux aciers haute résistance, accueillera des matrices de V 63, 80, 100 et parfois 125 mm. Dans ce dernier cas, les limites de flèche de la machine, la présence d’un système de bombage et l’angle de travail des vérins doivent être soigneusement pris en compte pour éviter tout dépassement de capacité lors d’un pliage excentré.

Choix du V de pliage pour aciers haute résistance, hardox et matériaux spéciaux

Les aciers haute résistance (S690QL, S700MC, Hardox 400/450, etc.) ont profondément modifié les habitudes de pliage en atelier. Pour un Hardox 450 de 10 mm d’épaisseur, la résistance à la traction dépasse souvent 1200 MPa. En appliquant les formules de tonnage, la force nécessaire en pliage à l’air peut dépasser de 2 à 2,5 fois celle d’un acier S235 de même épaisseur. Dans ce contexte, un V de 10×t à 12×t n’est plus une option de confort mais une nécessité pour préserver la presse plieuse.

Les fabricants de ces aciers résistants publient d’ailleurs des recommandations précises : rayon minimal admissible, V de matrice minimal, tonnage maximal par mètre. Certaines fiches indiquent par exemple que pour un Hardox 450 de 8 mm, le rayon intérieur ne doit pas être inférieur à 6–8 mm, ce qui renvoie à des V de l’ordre de 40–50 mm en pliage à l’air. En dessous, le risque de fissure en face extérieure augmente nettement, en particulier à basse température où la résilience du matériau chute.

Pour les matériaux spéciaux comme les alliages de titane, les aciers inoxydables duplex ou les tôles pré‑revêtues, l’enjeu principal se situe souvent au niveau du marquage et du retour élastique plus que sur le tonnage pur. Un V plus large, des matrices polies et un contrôle d’angle adaptatif par la CNC permettent alors d’obtenir des pliages reproductibles sans détériorer l’aspect ou la couche revêtue.

Erreurs courantes dans le choix du V de pliage selon l’épaisseur et bonnes pratiques atelier

Une erreur fréquente consiste à « descendre » en V pour obtenir un petit rayon intérieur sans recalculer le tonnage. Sur des tôles de 12 mm, ce réflexe conduit rapidement à dépasser la capacité réelle de la machine, avec des risques de fissuration de la matrice, de déformation du coulisseau et, dans le pire des cas, de projection de fragments d’outil. Une autre pratique à proscrire est le pliage décentré de fortes épaisseurs avec un V étroit : la charge asymétrique tord littéralement la structure de la presse, provoquant une usure prématurée et une perte irréversible de précision.

Une bonne pratique simple consiste à formaliser dans l’atelier une « grille » V / épaisseur / matériau, validée par quelques essais et consignées dans la documentation interne. Cette grille précise, pour chaque famille (tôles fines, standard, fortes, aciers haute résistance, inox), le V minimal, le V recommandé et le rayon obtenu. Couplée aux données des CNC et aux relevés de tonnage, elle devient un outil de capitalisation très puissant, surtout lorsque de nouveaux opérateurs arrivent ou que des séries reviennent plusieurs années plus tard.

Traiter le choix du V de pliage comme un paramètre d’ingénierie, et non comme un simple « réglage machine », transforme rapidement la stabilité dimensionnelle et la durée de vie des équipements.

Enfin, l’observation des pièces est un indicateur précieux pour vous. Une fissure en face extérieure, un bourrelet au rayon intérieur, un marquage très profond sur les appuis, des angles variables selon la position dans la longueur sont autant de signaux que le couple V / épaisseur n’est pas optimisé. Prendre le temps de recalculer le V, d’ajuster le rayon de poinçon ou d’adapter la séquence de pliage évite souvent des rebuts coûteux, en particulier sur les aciers à haute limite élastique et les métaux non ferreux de grande valeur.