Si ton téléphone reste en 4G lorsque tu désactives la data, c'est bien qu'il reste connecté en VoLTE. Sinon, il ne pourrait pas s'enregistrer sur le réseau mobile et passerait en 3G sans même passer d'appel.
Le passage en 3G lors de l'émission d'un appel fait penser à un CSFB (circuit-switched fall back), probablement car l'IMS répond qu'il ne peut pas joindre la destination, ou parce qu'il timeout.
Si tu vas dans Settings > General > About et que tu tappes sur Carrier, qu'affiche l'iPhone dans IMS Status ?
Je viens de faire l'essai sur une ligne Bouygues, et j'ai "IMS Status: Voice", un PDP Context actif et des tunnels IPSec établis. Donc au moins chez Bouygues, désactiver la data sur l'iPhone ne désactive pas la VoLTE. Seule la connexion de données vers Internet est coupée.
EDIT: intéressant d'ailleurs, quand je réactive le Wifi, l'iPhone passe en VoWifi et j'ai "IMS Status : Voice & SMS" contre "IMS Status: Voice" seul en LTE.