本发明涉及铝合金的制备领域，尤其涉及一种用于劳保皮鞋头的铝合金板材的制备方法。
背景技术：
劳保鞋是一种对足部有安全防护作用的鞋。它的种类有很多，如保护足趾、防刺穿、绝缘、耐酸碱等。劳保鞋的选用应根据工作环境的危害性质和危害程度进行。一般的劳保鞋在其头部均内嵌有固定板或防护板，所述固定板或防护板使用铝合金板或者塑胶板，但是现有技术中的劳保皮鞋鞋头安全保护用铝合金板材，厚度较厚，性能达不到要求。
技术实现要素：
本发明解决的技术问题在于，提供一种厚度薄且具有良好机械性能的劳保皮鞋头铝合金板材。为了解决上述技术问题，本发明提供了一种劳保皮鞋头用铝合金板材，按重量百分比包括：Fe0.50%～1%；Mn0.40%～1.0%；Mg0.4%～0.80%；Si0.20%～0.80%；Zr0.2%～0.3%；Ti0.10%～0.2%；Cu3.5%～4.5%；余量的Al。优选的，所述铝合金板材的厚度为0.5～5mm。本发明还提供了一种劳保皮鞋头用铝合金板材的制备方法，包括：a）提供铝合金铸锭；所述铝合金铸锭按重量百分比包括如下元素：Fe0.50%～1%；Mn0.40%～1.0%；Mg0.4%～0.80%；Si0.20%～0.80%；Zr0.2%～0.3%；Ti0.10%～0.2%；Cu3.5%～4.5%；余量的Al；b）将所述铝合金铸锭进行均火、刨边、锯切和铣面;c）将铣面后的铝合金铸锭进行热轧、冷轧；d）将冷轧后的铝合金预制板进行退火；e)将退火后的铝合金预制板进行预剪切、精整;f）将精整后的铝合金预制板进行清洗、烘干,得到劳保皮鞋鞋头用铝合金板材。优选的，所述均火的加热温度为500～580℃。优选的，步骤c（具体为：c1）将所述均匀化处理后的铸锭在500～580℃下开始进行热轧，终轧温度为450～500℃；c2）将所述热轧后的铸锭进行第一次冷轧，得到预制件。优选的，步骤d）中的退火温度为300～400℃。优选的，步骤c）中的冷轧的开轧温度为200～300℃。本发明提供的劳保皮鞋鞋头用铝合金板材及其制备方法，所述铝合金板材为一种7xxx系铝合金，具体按重量百分比包括：Fe0.50%～1%；Mn0.40%～1.0%；Mg0.4%～0.80%；Si0.20%～0.80%；Zr0.2%～0.3%；Ti0.10%～0.2%；Cu3.5%～4.5%；余量的Al。由于上述铝合金中含有ZrTiSiCu,Mg具有高硬度、高强度，属于超硬铝合金,有良好的耐磨性.经消除应力后加工后不会变形、翘曲，可以缩短成型时间，提高工作效率。使用本发明提供的铝合金板材在满足强度和硬度要求的同时，能够保证铝合金板材的厚度最低。具体实施方式为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。本发明提供了一种劳保皮鞋头用铝合金板材，按重量百分比包括：Fe0.50%～1%；Mn0.40%～1.0%；Mg0.4%～0.80%；Si0.20%～0.80%；Zr0.2%～0.3%；Ti0.10%～0.2%；Cu3.5%～4.5%；余量的Al。按照本发明，所述铝合金属于7xxx铝合金，更优选为7015铝合金，由于上述铝合金中含有ZrTiSiCu,Mg具有高硬度、高强度，属于超硬铝合金,有良好的耐磨性.经消除应力后加工后不会变形、翘曲，可以缩短成型时间，提高工作效率。使用本发明提供的铝合金板材在满足强度和硬度要求的同时，能够保证铝合金板材的厚度最低。为了使所述铝合金板材能够用于劳保皮鞋鞋头的保护板，优选使用厚度为0.5～5mm的上述铝合金板材，更优选为1～2mm。本发明提供了一种用于劳保皮鞋鞋头的铝合金板材的制备方法包括：a）提供铝合金铸锭；所述铝合金铸锭按重量百分比包括如下元素：Fe0.50%～1%；Mn0.40%～1.0%；Mg0.4%～0.80%；Si0.20%～0.80%；Zr0.2%～0.3%；Ti0.10%～0.2%；Cu3.5%～4.5%；余量的Al；b）将所述铝合金铸锭进行均火、刨边、锯切和铣面;c）将铣面后的铝合金铸锭进行热轧、冷轧；d）将冷轧后的铝合金预制板进行退火；e)将退火后的铝合金预制板进行预剪切、精整;f）将精整后的铝合金预制板进行清洗、烘干,得到劳保皮鞋鞋头用铝合金板材。按照本发明，将含有上述金属元素的原料进行混合，并制备铝合金铸锭，制备铸锭的方法按照本领域技术人员常用的粉末冶金法。然后将得到的铝合金铸锭进行均火处理，均火的温度为400～580℃，然后按照预设形状进行所述铸锭进行刨边和锯切，然后还包括将所述铝合金铸锭在铣床上进行铣面操作，单面铣面量≥8mm，确保两面缺陷铣净，侧铣刀铣小面。然后加热所述铣面后的铝合金铸锭，进行均匀化处理。采用加热炉进行高温长时间的均匀化处理，通过插式电偶进行测温，时时监控铸锭金属温度，利用高温炉气快速加热的方法对铸锭进行快速升温，让尽可能多的结晶相融入到基体当中，消除枝晶偏析。所述均匀化处理的温度优选为500～580℃，过低没有办法使铸锭中的晶格均匀化，而温度过高容易过烧而降低板材的性能。将均匀化处理后的铸锭立刻进行热轧，开轧温度优选为500～580℃，终轧温度优选为450～500℃，轧辊的压下量可根据板材的需求进行调整，优选为热轧后，板材的厚度为铸锭厚度的1～10%。通过热轧的大变形量轧制让基体中的各化合物充分破碎，为后续热处理工艺储备足够能量，为提高板材强度提供基础。按照本发明铸锭不进行均匀化处理进行轧制，只能减小压下量以保证铸锭不会开裂，执行这样的工艺会直接影响成品的性能，无法实 现时效稳定，还会影响板材表面质量的要求。本发明通过均匀化处理，将原始铸锭内部各种结晶相、过渡元素都均匀分布在铸锭的各个部位，使铸锭在轧制过程变形能力增强。将所述热轧后的铸锭进行第一次冷轧，按照本发明，所述第一次冷轧采用较大压下量，为热轧后铸锭厚度的1～10%。开轧温度为200～300℃。终轧温度优选为200～250℃。第一次冷轧后得到预制件，然后将所述预制件进行退火。所述退火的温度优选为300～400℃。冷轧第一道次采用大压下量轧制，使本发明提供的铝合金板材的热轧组织完全转化为冷轧组织，然后采用高温短时的中间退火方式让板材内组织完全再结晶，从而达到消除本发明提供的铝合金板材roping线的目的，再通过冷轧轧制到要求厚度。通过冷轧过程第一道次的大变形量和紧接着的中间退火工艺让再结晶组织不断转换，从而达到破坏热轧组织、消除roping线的作用，如果轧制过程不执行这样的工艺，则热轧后在本发明提供的铝合金板材表面形成的roping线无法消除，直接导致客户在对板材冲制烤漆之后板材表面有沿着轧向方向的竖直条纹，烤漆无法遮盖，造成一定程度上的色差。将退火后的预制件进行第二次冷轧，所述第二次冷轧的开轧温度为200～300℃，终轧温度为200～250℃。然后将第二次冷轧后的预制进行固溶淬火，再经过预时效和时效处理得到劳保皮鞋鞋头用铝合金板材。所述固溶淬火，预时效和时效处理具体为将所述第二次冷轧后的预制件在气垫炉中进行固溶，固溶温度为540～560℃，保温时间为5～20min；将固溶后的预制件进行淬火；将淬火后的预制件在50～200℃下，保温10min～3h进行预时效处理；将预时效处理后的预制件在50～200℃下，保温10min～3h进行时效处理，得到劳保皮鞋鞋头用铝合金板材。通过在气垫炉机列进行固溶淬火工艺，让本发明提供的铝合金板材内各相完全融入基体中，在淬火快冷过程中均匀、细小的析出，通过在气垫炉机列的快速固溶处理工艺，并控制炉内延伸率和出炉后的 拉矫延伸率，让本发明提供的铝合金板材晶粒细小分布。在固溶后添加了预时效炉对本发明提供的铝合金板材进行预时效处理，预时效工艺采用低温长时的工艺制度，板材固溶淬火出来后直接进入预时效炉中，时效之后进行卷曲，只是在观察台上进行在线测温，时时调节炉气温度以控制板片在线金属温度达到所需值。本发明提供的铝合金板材或板材在固溶淬火过程中不对气垫炉炉内张力和拉矫延伸率进行控制，会导致板材内部晶粒长大，对冲制后板材的表面光滑度发生影响，会发生橘皮现象。本发明提供的铝合金板材或板材如果在固溶淬火后不对其进行预时效处理，材料的强度会随着时间的增加而逐渐降低。将退火后的铝合金预制板进行预剪切、精整;将精整后的铝合金预制板进行清洗、烘干,得到劳保皮鞋鞋头用铝合金板材。本发明提供的劳保皮鞋鞋头用铝合金板材及其制备方法，所述铝合金板材为一种7xxx系铝合金，具体按重量百分比包括：Fe0.50%～1%；Mn0.40%～1.0%；Mg0.4%～0.80%；Si0.20%～0.80%；Zr0.2%～0.3%；Ti0.10%～0.2%；Cu3.5%～4.5%；余量的Al。由于上述铝合金中含有ZrTiSiCu,Mg具有高硬度、高强度，属于超硬铝合金,有良好的耐磨性.经消除应力后加工后不会变形、翘曲，可以缩短成型时间，提高工作效率。使用本发明提供的铝合金板材在满足强度和硬度要求的同时，能够保证铝合金板材的厚度最低。为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明提供的劳保皮鞋鞋头用铝合金板材及其制备方法。本发明的保护范围不受以下实施例的限制。其中铝合金板材的性能检测方法为：包头抗冲击性能用规定重量的钢制冲击锤进行冲击试验，包头受冲击时包头下的间隙高度应小于规定值，而且包头在测试轴线方向不应出现任何穿透性裂纹。值得注意的是各国标准中对冲击锤的重量、规格、冲击高度及试验机的构造等的规定有所不同，实际测试时应加以区分。实施例1Fe0.50%；Mn0.40%；Mg0.4%；Si0.20%；Zr0.2%；Ti0.10%；Cu3.5%；余量的Al；将上述重量百分比的金属粉末进行混合，通过粉末冶金法制备铸锭，将所述铸锭在铣床上进行铣面操作，单面铣面量8mm，确保两面缺陷铣净，侧铣刀铣小面。然后加热所述铣面后的铝合金铸锭，进行均匀化处理。加热温度为580℃，将均匀化处理后的铸锭立刻进行热轧，开轧温度优选为580℃，终轧温度优选为500℃，轧辊的压下量板材的厚度为铸锭厚度的1%。将所述热轧后的铸锭进行第一次冷轧，按照本发明，所述第一次冷轧采用较大压下量，为热轧后铸锭厚度的1%。开轧温度为300℃。终轧温度优选为250℃。第一次冷轧后得到预制件，然后将所述预制件进行退火。所述退火的温度优选为400℃。将退火后的预制件进行第二次冷轧，所述第二次冷轧的开轧温度为300℃，终轧温度为250℃。将所述第二次冷轧后的预制件在气垫炉中进行固溶，固溶温度为560℃，保温时间为5min；将固溶后的预制件进行淬火；将淬火后的预制件在50℃下，保温10min进行预时效处理；将预时效处理后的预制件在50℃下，保温1h进行时效处理，得到劳保皮鞋鞋头用铝合金板材。取0.5mm的上述铝合金板材进行包头冲击性能检测，检测结果如表1所示。实施例2Fe1%；Mn1.0%；Mg0.80%；Si0.80%；Zr0.3%；Ti0.2%；Cu4.5%；余量的Al。将所述铸锭在铣床上进行铣面操作，单面铣面量8mm，确保两面缺陷铣净，侧铣刀铣小面。然后加热所述铣面后的铝合金铸锭，进行均匀化处理。加热温度为500℃，将均匀化处理后的铸锭立刻进行热轧，开轧温度优选为500℃，终轧温度优选为450℃，轧辊的压下量板材的厚度为铸锭厚度的10%。将所述热轧后的铸锭进行第一次冷轧，按照本发明，所述第一次冷轧采用较大压下量，为热轧后铸锭厚度的10%。开轧温度为300℃。终轧温度优选为200℃。第一次冷轧后得到预制件，然后将所述预制件进行退火。所述退火的温度优选为300℃。将退火后的预制件进行第二次冷轧，所述第二次冷轧的开轧温度为300℃，终轧温度为200℃。将所述第二次冷轧后的预制件在气垫炉中进行固溶，固溶温度为540℃，保温时间为20min；将固溶后的预制件进行淬火；将淬火后的预制件在200℃下，保温3h进行预时效处理；将预时效处理后的预制件在200℃下，保温1h进行时效处理，得到劳保皮鞋鞋头用铝合金板材。检测结果如表1所示。取5mm的上述铝合金板材进行包头冲击性能检测，检测结果如表1所示。表1实施例提供的铝合金板材的性能。以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。