Les aciers pour emboutissage à froid sont des tôles laminées à froid à très bas carbone, regroupées dans la norme EN 10130 sous les désignations DC01 à DC06. Plus le chiffre est élevé, plus la nuance supporte une mise en forme sévère : le DC01 suffit au pliage et aux formes simples, les DC04 à DC06 sont réservés aux emboutissages profonds.
Ce que désigne la famille DC
La lettre D signale un produit plat destiné au formage à froid, la lettre C un laminage à froid. Ces aciers non alliés contiennent très peu de carbone et d'éléments résiduels, ce qui leur donne une faible limite d'élasticité et un grand allongement. Ils sont livrés en bobines, en feuillards refendus ou en feuilles, généralement huilés pour les protéger de la corrosion pendant le stockage. Leur pendant laminé à chaud, pour des épaisseurs plus fortes, forme la famille DD, définie par la norme EN 10111.
La même base sert aux tôles revêtues : une tôle électrozinguée ou galvanisée destinée à l'emboutissage reprend une nuance de formage à froid, avec des désignations propres aux normes des produits revêtus, présentées avec les tôles galvanisées et prélaquées.
Les nuances, de la plus simple à la plus formable
| Nuance | Aptitude | Usages typiques |
|---|---|---|
| DC01 | Formage simple, pliage, emboutissage léger | Pièces pliées, supports, pièces peu profondes |
| DC03 | Emboutissage | Pièces de profondeur moyenne, carters |
| DC04 | Emboutissage profond | Pièces de carrosserie, cuves, boîtiers profonds |
| DC05 | Emboutissage profond spécial | Formes sévères, pièces complexes |
| DC06 | Emboutissage extra-profond | Pièces les plus difficiles, grandes profondeurs |
Les nuances les plus formables reposent sur une métallurgie particulière : le DC06 est un acier dit sans interstitiels, où le carbone et l'azote résiduels sont fixés par des ajouts de titane ou de niobium, ce qui lui confère une ductilité très élevée. Toutes ces nuances sont livrées à l'état recuit, puis légèrement écrouies par un passage au skin-pass, qui supprime le palier d'élasticité responsable des lignes de Lüders, ces marques en vermiculures qui apparaissent à l'emboutissage.
Les indicateurs qui mesurent l'aptitude
La norme fixe pour chaque nuance des limites sur la limite d'élasticité, la résistance à la traction et l'allongement, et, pour les nuances les plus formables, des valeurs minimales de deux coefficients. Le coefficient d'anisotropie, noté r, exprime le rapport entre la déformation en largeur et la déformation en épaisseur lors d'un essai de traction : plus il est élevé, plus la tôle résiste à l'amincissement et mieux elle s'emboutit en profondeur. Le coefficient d'écrouissage, noté n, traduit la capacité du métal à se consolider en se déformant, donc à répartir la déformation plutôt qu'à la concentrer en un point qui se romprait.
Ces deux grandeurs figurent sur le certificat de réception de la matière et expliquent pourquoi deux tôles de même épaisseur ne se comportent pas de la même façon sous l'outil. Leur rôle dans le mécanisme est décrit avec le principe de l'emboutissage.
Aspect de surface et vieillissement
La norme distingue deux aspects de surface. L'aspect A tolère de petits défauts qui n'affectent ni la mise en forme ni l'adhérence d'un revêtement ; l'aspect B exige une face exempte de défauts susceptibles de nuire à une peinture de haute qualité, pour les pièces d'aspect. La finition, de très lisse à rugueuse, se choisit aussi selon l'usage : une rugosité adaptée retient le lubrifiant et favorise l'emboutissage, une surface brillante prépare un revêtement décoratif.
Certaines nuances vieillissent : avec le temps, le palier d'élasticité réapparaît et la tôle se marque à nouveau de vermiculures. Les nuances les plus formables sont garanties sans vieillissement ; pour les autres, la norme limite la durée pendant laquelle les propriétés sont garanties à partir de la mise à disposition. Une tôle destinée à des pièces d'aspect gagne donc à ne pas séjourner trop longtemps en stock.
Choisir sa nuance sans la surdimensionner
La tentation est de prendre la nuance la plus formable pour se mettre à l'abri. Elle n'est pas toujours justifiée : une nuance plus élevée est plus chère, moins résistante une fois formée, et parfois moins disponible en petites quantités. La démarche usuelle part de la sévérité réelle de la pièce, évaluée par l'expérience de l'emboutisseur, par une simulation ou par des essais sur l'outil de mise au point. Pour une pièce simplement pliée, un DC01 convient très souvent ; pour une pièce profonde, la mise au point montre si un DC04 suffit ou si la forme réclame un DC05 ou un DC06.
Le plan doit désigner la nuance complète, avec la norme, l'aspect de surface et la finition si elles comptent, ainsi que l'épaisseur et sa tolérance, dont les règles sont rappelées avec les épaisseurs et tolérances des tôles. Le guide du cahier des charges d'une pièce en tôle liste les autres mentions utiles.
Trois questions sur les aciers DC
- Un acier DC se soude-t-il et se peint-il facilement ?
- Oui. Sa très faible teneur en carbone le rend facilement soudable par points, au fil ou au laser. Il accepte les traitements de surface courants, à condition d'être correctement dégraissé après emboutissage. Les options possibles sont comparées avec les traitements de surface des pièces de tôlerie.
- Un DC01 peut-il remplacer un DC04 pour réduire le coût ?
- Seulement si la pièce est peu sévère. Sur une forme profonde, la nuance moins formable se fissure ou se plisse, et les rebuts effacent vite l'économie de matière. Un tel changement se valide par des essais sur l'outil réel, jamais sur le papier.
- Quelle différence avec un acier de construction S235 ?
- Le S235 relève d'une autre norme : c'est un acier de construction destiné à la charpente et à la mécanosoudure, choisi pour sa résistance garantie et sa soudabilité. Les aciers DC sont optimisés pour la formabilité, avec une limite d'élasticité plus basse. Un S235 se plie correctement mais s'emboutit mal.