Reinaluminium besitzt Eigenschaften wie geringe Dichte, niedrigen Schmelzpunkt und ausgezeichnete Plastizität. Seine Dichte beträgt etwa ein-Drittel der von Eisen und seine flächenzentrierte kubische Struktur verleiht ihm eine gute Formbarkeit, sodass es sich leicht zu Platten rollen und zu Profilen extrudieren lässt. Es weist auch in natürlichen Umgebungen eine hervorragende Korrosionsbeständigkeit auf. Allerdings weist reines Aluminium selbst eine relativ geringe Festigkeit auf, was den direkten Einsatz in der Aluminiumbearbeitung erschwert. Um seine Anwendungsmöglichkeiten zu erweitern, verstärkt die Industrie es durch Zugabe von Legierungselementen und Wärmebehandlung, wodurch eine Reihe von Aluminiumlegierungen entstehen. Unter Beibehaltung des Leichtgewichtsvorteils erreichen Aluminiumlegierungen eine hohe Festigkeit mit einer spezifischen Festigkeit, die vielen legierten Stählen überlegen ist, was sie zu idealen Strukturmaterialien für den Maschinenbau, Transport, Energieausrüstung und die Luft- und Raumfahrt macht. Flugzeugrümpfe, Außenhäute, Kompressoren und andere Komponenten bestehen größtenteils aus Aluminiumlegierungen. Durch das Ersetzen von Stahlschweißen durch Aluminiumlegierungen kann das Strukturgewicht um mehr als 50 % reduziert und die Anlagenleistung deutlich verbessert werden.
Mit der rasanten Entwicklung der Industrietechnologie und Fertigung wächst die Nachfrage nach bearbeiteten Aluminiumteilen weiter und treibt die kontinuierliche Vertiefung der Technologie zur Verarbeitung von Aluminiumlegierungen voran. Die gegenseitige Förderung der Materialanwendungs- und Verarbeitungstechnologie hat das Schmelzen, Gießen, Walzen und die Präzisionsbearbeitung von Aluminiumlegierungen zu wichtigen Forschungsbereichen der Branche gemacht und bietet ausreichend Raum für hochwertige Fertigungsbereiche wie die Präzisionsbearbeitung von Aluminium.
Der erste kritische Prozess beim CNC-Fräsen von Aluminiumteilen ist das Schmelzen, vor allem um qualifizierte Barren für die anschließende Kunststoffverarbeitung vorzubereiten. Gas-oder Öl-befeuerte Flammöfen werden üblicherweise in der industriellen Produktion eingesetzt und haben eine Kapazität von 20 bis 40 Tonnen. In kleineren Produktionslinien kommen auch Widerstands-Flammöfen mit einer Kapazität von ca. 10 Tonnen zum Einsatz. Um die Schmelzeffizienz zu verbessern und die Gasaufnahme und Oxidationseinschlüsse zu reduzieren, werden häufig Rundöfen mit kippbarer Oberbeschickung eingesetzt. Der Schmelzprozess erfordert eine Echtzeitüberwachung und Anpassung der Zusammensetzung mithilfe eines Schnellanalysators, während eine Schutzbeschichtung mit pulverförmigem Flussmittel, hauptsächlich Kaliumchlorid und Natriumchlorid, in einer Dosierung von 0,4 % bis 2 % des Ofenbeschickungsgewichts bereitgestellt wird. Die Schmelztemperatur wird stabil auf 700–750 Grad kontrolliert.
Nach dem Schmelzen muss das geschmolzene Aluminium raffiniert und filtriert werden, um Wasserstoff und nicht{0}}metallische Einschlüsse zu entfernen und so die Reinheit des geschmolzenen Aluminiums zu verbessern. Die Veredelungsmethoden für das CNC-Drehen von Aluminium werden in Feststoffveredelung und Gasveredelung unterteilt. Die herkömmliche Chlorreinigung ist wirksam, aber sehr umweltschädlich. Derzeit werden häufig umweltfreundliche Raffinationsmittel wie Stickstoff--Chlormischungen und Inertgase verwendet. Der Sauerstoff- und Feuchtigkeitsgehalt im Gas muss streng auf unter 0,03 % bzw. 0,3 g/m³ kontrolliert werden. Durch die dynamische Vakuumentgasung können Gas und Natrium effizient entfernt werden. Bei Filtrationsprozessen kommen üblicherweise Medien wie Glasgewebe, mikroporöse Keramik und Aluminiumoxidpartikel zum Einsatz und können auch mit Elektroflüssigkeiten zur Tiefenentfernung von Verunreinigungen kombiniert werden.
Beim Gussverfahren für kundenspezifische Teile aus Billet-Aluminium kommt häufig vertikales oder horizontales wassergekühltes Halbstranggießen zum Einsatz. Zur Optimierung der Mikrostruktur und Oberflächenqualität werden immer fortschrittlichere Verfahren wie elektromagnetische Kristallisatoren und Hot-Top-Casting eingesetzt. Beim wasser-gekühlten halb-Strangguss wird ein Kristallisator zum schnellen Abkühlen und Formen verwendet; Die Gießtemperatur liegt typischerweise 50–110 Grad über der Liquiduslinie der Legierung und die Gieß- und Abkühlgeschwindigkeiten sind maximiert. Seit ihrer Einführung Mitte des 20. Jahrhunderts hat sich die Stranggieß- und Walztechnik für Aluminiumbleche und -bänder zu einem entscheidenden Produktionsverfahren für dünne Bleche und Aluminiumfolienzuschnitte entwickelt.
Die Bearbeitung von Aluminium-Drehteilen, Blechen und Bändern konzentriert sich auf das Flachwalzen und umfasst Warmwalzen, Kaltwalzen, Wärmebehandlung und Veredelungsverfahren. Harte Aluminiumlegierungen erfordern vor dem Warmwalzen eine Homogenisierungsbehandlung bei einer Temperatur etwas unterhalb der eutektischen Temperatur mit niedrigem -Schmelzpunkt-, die 12–24 Stunden lang gehalten wird, und können bei Bedarf mit Aluminium plattiert werden, wobei die Dicke der Plattierungsschicht etwa 4 % der Blechdicke beträgt. Das Warmwalzen wird meist oberhalb der Rekristallisationstemperatur abgeschlossen. Große Produktionslinien nutzen mehrstufiges kontinuierliches Walzen und können Barren zu 2,5–3,5 mm warmgewalzten Coils mit einer Gesamtverformungsrate von über 90 % verarbeiten.
Das Kaltwalzen erfolgt bei Raumtemperatur und ergibt hochpräzise dünne Bänder mit hoher-Oberfläche-. In Kombination mit hydraulischen Press- und Formkontrollsystemen kann die Maßgenauigkeit bis in den Mikrometerbereich reichen. Beim Kaltwalzprozess werden im Allgemeinen eine vollständige Ölschmierung und eine segmentierte Kühlung eingesetzt, um die Oberflächenqualität und die Ebenheit des Bandes sicherzustellen. Nachfolgende Endbearbeitungs-, Richt- und Nivellierungsprozesse verbessern die Maßhaltigkeit von CNC-Aluminiumteilen weiter. Die Nivellierung nach dem Abschrecken muss innerhalb der Alterungsinkubationszeit abgeschlossen sein und die Verformung muss innerhalb von 2 % kontrolliert werden.
Aufgrund der hervorragenden umfassenden Eigenschaften und des ausgereiften Verarbeitungssystems von Aluminiumlegierungen werden sie häufig in CNC-bearbeiteten Aluminiumteilen, Strukturbauteilen und Funktionsteilen eingesetzt. Vom Schmelzen und Gießen über das Walzen und Formen bis hin zur Präzisionsbearbeitung unterstützt eine komplette Prozesskette die vielfältige Herstellung von Aluminiumlegierungsprodukten und treibt die Entwicklung leichter Strukturbauteile hin zu höherer Präzision und höherer Leistung kontinuierlich voran.
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