L'aluminium pur possède des caractéristiques telles qu'une faible densité, un faible point de fusion et une excellente plasticité. Sa densité est d'environ un tiers de celle du fer, et sa structure cubique centrée sur ses faces lui confère une bonne formabilité, ce qui facilite son enroulement en feuilles et son extrusion en profilés. Il présente également une excellente résistance à la corrosion en milieu naturel. Cependant, l'aluminium pur lui-même a une résistance relativement faible, ce qui le rend difficile à utiliser directement dans les services d'usinage de l'aluminium. Pour élargir ses applications, l'industrie le renforce en ajoutant des éléments d'alliage et en utilisant un traitement thermique, créant ainsi une série d'alliages d'aluminium. Tout en conservant leur avantage en matière de légèreté, les alliages d'aluminium atteignent une résistance élevée, avec une résistance spécifique supérieure à de nombreux aciers alliés, ce qui en fait des matériaux de structure idéaux pour la fabrication de machines, les transports, les équipements électriques et l'aérospatiale. Les fuselages, revêtements, compresseurs et autres composants des avions sont en grande partie constitués d’alliages d’aluminium. Le remplacement du soudage de l'acier par des alliages d'aluminium peut réduire le poids structurel de plus de 50 %, améliorant ainsi considérablement les performances de l'équipement.
Avec le développement rapide de la technologie industrielle et de la fabrication, la demande de pièces usinées en aluminium continue de croître, entraînant l'approfondissement continu de la technologie de traitement des alliages d'aluminium. La promotion mutuelle de l'application des matériaux et de la technologie de traitement a fait de la fusion, du moulage, du laminage et de l'usinage de précision des alliages d'aluminium des domaines de recherche clés dans l'industrie, offrant ainsi un espace suffisant pour les domaines de fabrication haut de gamme tels que l'usinage de précision de l'aluminium.
Le premier processus critique dans le fraisage CNC de pièces en aluminium est la fusion, principalement pour préparer des lingots qualifiés pour le traitement ultérieur du plastique. Les fours à réverbère au gaz-ou au mazout-sont couramment utilisés dans la production industrielle, avec des capacités allant de 20 à 40 tonnes. Des lignes de production plus petites utilisent également des fours à réverbère à résistance d'une capacité d'environ 10 tonnes. Pour améliorer l'efficacité de la fusion et réduire l'apport de gaz et les inclusions d'oxydation, les fours circulaires inclinables à charge supérieure -sont largement utilisés. Le processus de fusion nécessite une surveillance et un ajustement en temps réel de la composition à l'aide d'un analyseur rapide, tandis qu'un revêtement protecteur est fourni à l'aide d'un flux en poudre, principalement du chlorure de potassium et du chlorure de sodium, à un dosage de 0,4 % à 2 % du poids de la charge du four. La température de fusion est contrôlée de manière stable entre 700 et 750 degrés.
Après la fusion, l'aluminium fondu doit être raffiné et filtré pour éliminer l'hydrogène et les inclusions non-métalliques, améliorant ainsi la pureté de l'aluminium fondu. Les méthodes de raffinage pour le tournage CNC de l'aluminium sont divisées en raffinage solide et raffinage au gaz. L’épuration traditionnelle au chlore est efficace mais très polluante ; actuellement, des agents de raffinage respectueux de l'environnement tels que des mélanges d'azote -chlore et des gaz inertes sont couramment utilisés. La teneur en oxygène et en humidité du gaz doit être strictement contrôlée en dessous de 0,03 % et 0,3 g/m³, respectivement. Le dégazage dynamique sous vide peut éliminer efficacement les gaz et le sodium. Les processus de filtration utilisent généralement des supports tels que des mailles de verre, des céramiques microporeuses et des particules d'alumine, et peuvent également être combinés avec des électrofluides pour une élimination en profondeur des impuretés.
Le processus de coulée de pièces en aluminium usinées sur mesure utilise souvent une coulée semi-continue-refroidie à l'eau verticale ou horizontale. Pour optimiser la microstructure et la qualité de surface, des processus avancés tels que les cristalliseurs électromagnétiques et la coulée à chaud -sont de plus en plus courants. La coulée semi-continue -refroidie à l'eau utilise un cristalliseur pour un refroidissement et une mise en forme rapides ; la température de coulée est généralement de 50 à 110 degrés au-dessus de la ligne de liquidus de l'alliage, et les vitesses de coulée et de refroidissement sont maximisées. Depuis son introduction au milieu du 20e siècle, la technologie de coulée continue et de laminage des tôles et bandes d'aluminium est devenue une méthode de production cruciale pour les tôles minces et les flans de feuilles d'aluminium.
Le traitement des tôles et bandes de pièces tournées en aluminium est centré sur le laminage à rouleaux plats, englobant les processus de laminage à chaud, de laminage à froid, de traitement thermique et de finition. Avant le laminage à chaud, les alliages d'aluminium durs nécessitent un traitement d'homogénéisation à une température légèrement inférieure à la température eutectique du bas-point de fusion-, maintenu pendant 12 à 24 heures, et peuvent être plaqués d'aluminium selon les besoins, l'épaisseur de la couche de revêtement représentant environ 4 % de l'épaisseur de la tôle. Le laminage à chaud est généralement réalisé au-dessus de la température de recristallisation. Les grandes lignes de production utilisent un laminage continu multi-cages, capable de transformer des lingots en bobines laminées à chaud-de 2,5 à 3,5 mm avec un taux de déformation total supérieur à 90 %.
Le laminage à froid est effectué à température ambiante, ce qui donne des bandes minces de haute-précision et de haute-surface-finition. Combinée à des systèmes de pressage hydraulique et de contrôle de forme, la précision dimensionnelle peut atteindre le niveau du micron. Le processus de laminage à froid utilise généralement une lubrification complète à l'huile et un refroidissement segmenté pour garantir la qualité de surface et la planéité de la bande. Les processus ultérieurs de finition, de redressage et de nivellement améliorent encore la stabilité dimensionnelle des pièces en aluminium CNC. Le nivellement après trempe doit être terminé pendant la période d'incubation de vieillissement et la déformation doit être contrôlée dans les 2 %.
Les excellentes propriétés complètes et le système de traitement mature des alliages d’aluminium les rendent largement utilisés dans les pièces en aluminium usinées CNC, les composants structurels et les pièces fonctionnelles. De la fusion et du moulage au laminage et au formage, puis à l'usinage de précision, une chaîne de processus complète prend en charge la fabrication diversifiée de produits en alliage d'aluminium et entraîne en permanence le développement de composants structurels légers vers une précision et des performances supérieures.
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