Épaisseur maximale : acier, inox et aluminium comparés

Une cisaille donnée pour 1,5 mm coupe environ 1,0 mm d’inox et 2,2 mm d’aluminium. La même capacité nominale correspond à trois épaisseurs différentes. La fiche technique l’indique d’une manière qui passe presque inaperçue : « 400 N/mm² » figure à côté de la capacité. C’est la résistance de l’acier doux auquel cette donnée se rapporte. Changer de matériau change la limite, et le facteur de conversion diffère entre découpe, pliage et roulage. Voici les coefficients, leur calcul et les limites au-delà desquelles ils ne s’appliquent plus. Distributeur officiel Bernardo depuis 2007.

Toute capacité de coupe ou de pliage annoncée par un fabricant européen se rapporte à un matériau précis. Bernardo l’indique dans le tableau technique : « Épaisseur max. de tôle (400 N/mm²) ». Ces 400 N/mm² sont la résistance à la traction d’un acier de construction courant, généralement le S235JR, appelé acier doux ou tôle noire à l’atelier.

Ce n’est pas une convention commerciale : c’est la référence permettant de comparer deux machines de marques différentes. Le problème apparaît lorsque l’atelier travaille l’inox ou l’aluminium et considère ce chiffre comme universel.

La force nécessaire pour couper ou plier est proportionnelle à la résistance du matériau. Si la machine possède une force maximale fixe, l’épaisseur maximale est inversement proportionnelle à la résistance. Tout le reste en découle.

Calculez le rapport entre la résistance du matériau et les 400 N/mm² de référence, puis divisez l’épaisseur annoncée par ce rapport.

Épaisseur admissible = épaisseur annoncée × (400 / Rm du matériau)

Un AISI 304 présente une Rm d’environ 600 N/mm². Le rapport est 600/400 = 1,5 : l’épaisseur descend donc à 1/1,5 = 0,65 fois la valeur annoncée. Un aluminium 5754 H22 est autour de 240 N/mm² : rapport 0,6, épaisseur 1,65 fois la valeur nominale.

Cette formule s’applique à la découpe et au pliage. Pour le roulage, le calcul diffère, comme nous le verrons plus loin.

Valeurs calculées à partir des capacités nominales, avec un coefficient de 0,65 pour l’inox AISI 304 et de 1,5 pour l’aluminium de la série 5000. Prix TTC.

† La valeur pour l’aluminium est une limite de force, pas de structure. Au-dessus de l’épaisseur nominale, il faut augmenter le jeu entre les lames selon le tableau du fabricant, et le presse-tôle doit pouvoir bloquer le matériau. Sur les guillotines hydrauliques, l’ouverture du presse-tôle devient la contrainte avant la force : la colonne aluminium doit être vérifiée pour chaque modèle, jamais appliquée aveuglément.

La colonne inox correspond toujours à une réduction et reste donc du côté de la sécurité. Pour choisir une machine destinée principalement à l’inox, partez de l’épaisseur d’inox nécessaire et divisez-la par 0,65 : vous obtenez la capacité nominale sur acier à rechercher au catalogue. Pour 2 mm de 304, il faut une capacité annoncée de 3 mm.

Sur une plieuse universelle à levier ou à tablier, le raisonnement est identique : la machine développe un couple maximal sur la traverse, plus vite atteint avec un matériau résistant. La Bernardo BB 2000 RS annonce 0,8 mm sur 2 000 mm à 400 N/mm², soit environ 0,5 mm de 304 et 1,2 mm d’aluminium.

Sur une presse plieuse, la donnée de départ est le tonnage et non l’épaisseur. Il vaut mieux effectuer le calcul directement. La formule utilisée à l’atelier est :

F [kN par mètre] = 1,42 × Rm × S² / V

Rm est la résistance en N/mm², S l’épaisseur et V l’ouverture de la matrice, toutes deux en millimètres. Pour des matériaux de 0,7 à 6 mm, la règle pratique consiste à choisir V égal à huit fois l’épaisseur.

Un mètre de tôle de 2 mm sur une matrice V16 demande :

À épaisseur égale, l’écart entre acier doux et inox est de 7 tonnes par mètre. Sur trois mètres de pliage, il atteint 21 tonnes : voilà pourquoi une presse dimensionnée pour l’acier doux est dépassée dès le premier travail sur inox.

C’est un point rarement expliqué qui mérite d’être compris, car il conduit à un chiffre différent.

En découpe ou en pliage en l’air, la géométrie de l’opération s’adapte à l’épaisseur : on change la matrice et on règle le jeu des lames. La force augmente donc proportionnellement à l’épaisseur, avec le coefficient présenté plus haut.

Sur une rouleuse, la géométrie est fixe : la distance entre les rouleaux inférieurs ne change pas. Le moment de flexion nécessaire augmente avec le carré de l’épaisseur, et non de manière linéaire. Le coefficient est donc la racine carrée du rapport des résistances, et la réduction est bien plus faible.

Sur une rouleuse, passer de l’acier doux à l’AISI 304 coûte environ 19% d’épaisseur, et non 35%. Une machine donnée pour 2 mm d’acier doux roule environ 1,6 mm d’inox, pas 1,3 mm.

À multiplier par l’épaisseur annoncée sur la fiche technique.

† Valeurs théoriques dépassant la capacité mécanique de la machine. Voir plus loin.

Dire « je travaille l’inox » ne suffit pas. Entre les trois familles présentes en atelier, l’écart de résistance atteint 30%.

L’AISI 430 est ferritique, magnétique et le moins résistant des trois. Il sert à l’aménagement, aux panneaux et aux carters. Il coûte 35% de moins que le 304 et ne réduit la capacité de la machine que de 17%.

L’AISI 304 est la référence : austénitique, non magnétique à l’état recuit, c’est généralement lui que désigne le mot inox sans précision.

L’AISI 316 contient du molybdène pour résister aux chlorures. Sur la machine, il se comporte comme un 304 légèrement plus dur.

Les coefficients ne prennent toutefois pas en compte une caractéristique : les inox austénitiques s’écrouissent. Ils durcissent en se déformant, avec deux conséquences pratiques. En découpe, un jeu trop important écrouit le matériau avant sa séparation, créant une bavure dure et une usure accélérée de la lame : sur inox, le jeu doit être réduit, autour de 5% de l’épaisseur au lieu des 8% utilisés sur acier doux. En pliage, le retour élastique est plus marqué : un 304 doit être plié quelques degrés au-delà de l’angle souhaité, alors que l’écart est minime sur acier doux.

Pour l’aluminium, les écarts sont énormes et le seul nom du matériau ne suffit pas.

Un 1050 recuit, aluminium presque pur destiné à la couverture et aux revêtements, reste sous 100 N/mm². Le coefficient théorique est de 4,4. En pratique, aucune cisaille ne l’atteint, car la limite structurelle de la machine intervient bien avant.

Un 5754 H22, l’alliage le plus courant en construction légère, est autour de 240 N/mm², avec un coefficient de 1,65. C’est la valeur à utiliser faute d’autres informations.

Un 6082 T6, alliage structurel traité, atteint 320 N/mm², avec un coefficient de 1,25. Il n’autorise qu’un peu plus que l’acier doux.

Les fournisseurs d’aluminium le savent et indiquent l’alliage sur le bon de livraison. Les acheteurs regardent souvent uniquement l’épaisseur. Demandez la désignation avant de choisir la machine : entre 1050 et 6082, la résistance est multipliée par trois et demi.

Deux aspects pratiques comptent aussi : l’aluminium est tendre, donc il tend à être entraîné sous la lame et à former des bavures. Le jeu doit être augmenté plutôt que réduit, à environ 10% de l’épaisseur. Les cisailles manuelles à levier et guillotines disposent précisément pour cela d’un jeu réglable.

Tous les calculs précédents concernent la force. Mais une machine possède une seconde limite, structurelle, indépendante du matériau.

Sur une cisaille, il y a l’ouverture du presse-tôle, qui doit bloquer la feuille avant la descente de la lame, et le réglage du jeu des lames, dont la plage est limitée. Une plieuse a une ouverture maximale entre traverse et table : 59 mm sur la BB 2000 RS. Au-delà, la pièce ne passe pas, quel que soit son matériau. Sur une rouleuse, le diamètre des rouleaux impose un rayon minimal de cintrage.

Le principe à retenir : le coefficient aluminium s’applique uniquement dans la plage de réglage de la machine. Au-delà, la lame travaille mal, la coupe dévie et le support se déforme. L’aluminium épais exige une machine de capacité nominale supérieure, pas la même machine utilisée au-delà de ses valeurs nominales.

La réduction pour l’inox ne pose pas ce problème : on reste toujours sous la capacité nominale, donc la limite structurelle n’est jamais atteinte.

Le tableau technique des cisailles à levier de la série HS comporte une note : pas sur toute la longueur.

Les 4 mm annoncés pour la HS 5 valent donc sur une courte prise, pas sur les 100 mm de lame. La pleine épaisseur est obtenue sur une pièce étroite, là où le bras de levier est favorable ; elle diminue en approchant de l’extrémité de la lame.

C’est pourquoi une cisaille à levier de 4 mm et une guillotine de 1,5 mm ne sont pas comparables : la première coupe de fortes épaisseurs sur une faible largeur, la seconde de faibles épaisseurs sur toute la largeur. Pour recouper des feuilles entières, regardez la longueur de coupe ; pour des plats et des ronds, regardez l’épaisseur. C’est ce qui explique l’écart de prix entre les deux familles, de 170,80 € à plus de 3 000 €.

Quatre étapes, dans cet ordre.

Premièrement, notez la désignation complète du matériau. Pas « inox », mais « AISI 304 » ; pas « aluminium », mais « 5754 H22 ». Sans cette désignation, le calcul est impossible.

Deuxièmement, prenez l’épaisseur réellement nécessaire et divisez-la par le coefficient du tableau. Le résultat est la capacité nominale sur acier doux à rechercher au catalogue.

Troisièmement, vérifiez la longueur utile et l’ouverture : ce sont des limites distinctes qui ne se convertissent pas.

Quatrièmement, demandez confirmation si vous êtes près de la limite. Si le résultat est à moins de 10% de la valeur nominale, faites confirmer par le fabricant que la machine supporte cette capacité en continu, pas seulement en pointe. Au 0825-1494022, nous effectuons cette vérification chaque jour. Pour le pliage, commencez par les plieuses à tôle, pour le cintrage par les rouleuses, et pour les fortes épaisseurs par les cisailles guillotines hydrauliques.

Que signifie 400 N/mm² sur la fiche d’une cisaille ?
C’est la résistance à la traction du matériau auquel se rapporte la capacité annoncée : un acier de construction de type S235, appelé acier doux ou tôle noire à l’atelier. Tous les fabricants européens utilisent cette référence pour permettre la comparaison entre marques.

Quelle épaisseur est perdue en passant à l’inox ?
Environ 35% en découpe et en pliage avec un AISI 304 à 600 N/mm². Une cisaille de 1,5 mm descend à 1,0 mm, une de 4 mm à 2,6 mm. Avec l’AISI 430, la perte n’est que de 17%, car il est moins résistant que le 304.

Quel gain obtient-on sur l’aluminium ?
Cela dépend de l’alliage. Environ 65% de plus avec le 5754 H22, le plus courant en construction légère, mais seulement 25% avec le 6082 T6 structurel. Ce gain reste valable uniquement dans les plages de réglage du jeu des lames et de l’ouverture du presse-tôle.

Pourquoi le coefficient est-il différent sur une rouleuse ?
Parce que la géométrie est fixe : l’écartement des rouleaux ne change pas avec l’épaisseur. Le moment nécessaire augmente donc avec le carré de l’épaisseur, et non linéairement. Le coefficient devient la racine carrée du rapport des résistances, et la réduction sur inox passe de 35% à 19%.

Quelle machine faut-il pour couper 2 mm d’inox ?
Une machine donnée pour au moins 3 mm d’acier doux, car 3 × 0,65 donne 1,95. Dans la gamme, cela mène aux guillotines hydrauliques comme la HST 1300 × 4, donnée pour 4 mm, soit 2,6 mm de 304 sur 1 300 mm de longueur.

Faut-il modifier le jeu des lames selon le matériau ?
Oui, c’est le réglage qui influence le plus la qualité de coupe. Comptez environ 5% de l’épaisseur sur inox, 8% sur acier doux et 10% sur aluminium. Un jeu trop grand écrouit l’inox avant sa séparation et laisse une bavure dure à éliminer manuellement.

Combien de tonnes faut-il pour plier l’inox ?
Un mètre d’AISI 304 de 2 mm sur matrice V16 demande environ 21 tonnes, contre 14,2 pour la même épaisseur d’acier doux. La formule est 1,42 × Rm × épaisseur² divisé par l’ouverture de matrice, avec un résultat en kN par mètre.

Que signifie « pas sur toute la longueur » sur les cisailles à levier ?
La pleine épaisseur annoncée est obtenue sur une pièce étroite, là où le bras de levier est le plus favorable, et non sur toute la lame. La HS 5 atteint ses 4 mm sur quelques centimètres, pas sur les 100 mm de longueur nominale de coupe.

Comment se comportent le cuivre et le laiton ?
Le cuivre recuit est autour de 230 N/mm² : il se comporte comme un aluminium de construction légère et autorise environ 70% d’épaisseur supplémentaire par rapport à l’acier doux. Le laiton CuZn37 demi-dur atteint 400 N/mm² et correspond exactement à l’acier de référence, sans gain.