一种安全鞋用铝合金材料及其生产方法技术

本发明专利技术公开了一种安全鞋用铝合金材料，按重量百分比计包含以下组分：Si≤0.15％，Fe≤0.30％，Cu0.01～0.10％，Mn0.03～0.18％，Mg0.08～1.8％，Cr0.05～0.14％，Zn3.0～6.0％，Ti0.02～0.05％，Zr0.05～0.20％，余量为Al；采用上述原料经熔炼、铸造、均匀化处理、热轧、冷轧、清洗、固溶淬火及人工时效等后制备得到该铝合金。本发明专利技术所生产的铝合金材料直接冲压一次成形，无需额外进行热处理，缩短了生产周期，降低了生产成本；综上所述，本发明专利技术改善了铝制鞋头的成形性，降低了制鞋厂家成本，提高冲压时的成品率，满足安全鞋用铝合金材料的要求。

【技术实现步骤摘要】
一种安全鞋用铝合金材料及其生产方法
本专利技术涉及一种铝合金材料及其生产方法，特别涉及一种安全鞋用铝合金材料及其生产方法。
技术介绍
目前，在消防、建筑工地及工业生产车间等一些特殊工作环境中的人员，在工作过程中，经常遇到掉落的金属等重物砸伤脚面、脚趾的情况，因此，这些行业的工作人员对鞋头部分均有一定的要求。公开号为CN106418876A的申请公开了一种鞋头采用钢铁材料的安全鞋的生产工艺，然而这种鞋头的重量重，增加了安全鞋的整体重量，笨重不变，加大了劳作人员的工作强度，影响工作效率，同时也减少了穿着的舒适度，给工作带来不便。另外，安全鞋周边部分由于工艺制作的限制导致钢铁鞋头与鞋面的结合不牢固，使用寿命短，容易脱落。公开号为CN2829421Y及CN3540425D的申请公开了一种整体铝制结构的安全鞋及其外观。与钢铁鞋头相比，铝合金鞋头重量轻，使得铝鞋头制成的工作鞋舒适、轻巧，工作方便，且铝鞋头为整体铝制结构，使得鞋头与鞋面的结合更为牢固，使用寿命长。如附图1及图2，图中的数字1表示整体铝制结构，数字2表示鞋头1底部周边结合部为向下倾斜的棱边。针对铝制鞋头，因其为整体铝制结构，此类鞋头要求材料具有一定的强度及动态冲击韧性，同时根据图1及图2可知，还要求具有良好的深冲性能。而目前，现有技术具有以下缺点：1、制鞋厂家采用铝合金材料生产鞋头时，冲制易开裂，特别是在图2中棱边处容易开裂；2、制鞋厂家接收铝合金材料后，冲压完成后，为提高鞋头强度，还需进行热处理，生产周期增加，成本上升，若不进行热处理，鞋头强度低，不能满足鞋头安全要求；3、制鞋厂家冲压过程中，需要先冲制成图1中的数字1形状，后再进行折弯，以便制成向下倾斜的棱边，显然增加了工序流程；4、常规工艺生产此类铝合金材料时，同批次的材料性能均匀性低，导致制鞋厂家成品率降低。公开于该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
技术实现思路
本专利技术针对上述技术问题，专利技术一种铝合金材料安全鞋的生产方法，旨在得到一种提高生产成品率，缩短生产周期，降低生产成本的安全鞋的生产方法。为实现上述目的，本专利技术提供的技术方案如下：一种安全鞋用铝合金材料，按重量百分比计包含以下组分：Si≤0.15％，Fe≤0.30％，Cu0.01～0.10％，Mn0.03～0.18％，Mg0.08～1.8％，Cr0.05～0.14％，Zn3.0～6.0％，Ti0.02～0.05％，Zr0.05～0.20％，余量为Al；Zn、Mg、Cu的总含量决定合金的性能，因而也决定了合金的用途，当总含量大于9％时，强度很高，而成形性则不好；当总含量小于8％时，强度仍高，但成形性能则好得多，因此，本专利技术中Zn、Mg及Cu总含量在8％以下，此时，合金具有较好的可加工性能，为保证合金的力学性能，Zn偏上限，Mg偏下限。优选的是，所述的一种安全鞋用铝合金材料，按重量百分比计包含以下组分：Si≤0.12％，Fe≤0.25％，Cu0.02～0.06％，Mn0.04～0.14％，Mg1.0～1.6％，Cr0.06～0.12％，Zn3.2～5.2％，Ti0.02～0.04％，Zr0.04～0.14％，余量为Al。优选的是，所述的一种安全鞋用铝合金材料，按重量百分比计包含以下组分：Si0.10％，Fe0.18％，Cu0.04％，Mn0.08％，Mg1.2％，Cr0.08％，Zn4.2％，Ti0.03％，Zr0.06％，余量为Al。一种如上所述的安全鞋用铝合金材料的生产方法，包含以下操作步骤：(1)配料：按照重量百分比取以下组分：Si≤0.15％，Fe≤0.30％，Cu0.01～0.10％，Mn0.03～0.18％，Mg0.08～1.8％，Cr0.05～0.14％，Zn3.0～6.0％，Ti0.02～0.05％，Zr0.05～0.20％，余量为Al；将重熔用的铝锭、锌锭、镁锭及中间合金作为原料与返回料一起投炉，加入的原料与返回料中含有的硅、铁、铜和锰总量等于上述给出的数值范围，返回料以高温溶液的形式进炉，返回料质量占原料和返回料总和的30～70％；(2)熔炼；(3)铸造；(4)均匀化处理：先升温至150～250℃，再升温至300～385℃，继续升温至425～460℃并在此温度保温2～8h，然后再升温到470～485℃并在此温度保温10～24h，保温温度及时间根据料温而定；(5)热轧；(6)冷轧；(7)清洗；(8)固溶淬火；(9)人工时效：材料停放≥24h后进行人工时效，人工时效分为两个阶段，第一阶段60～90℃，保温8～12h，第二阶段120～140℃，保温16～24h；(10)裁切，即得：根据实际需要，对铝合金卷材进行裁切。优选的是，步骤(2)中所述的熔炼为将步骤(1)中投炉后的原料和返回料在700～760℃的高温下进行熔炼，原料熔化后得到分布均匀的熔体，待成分合格后转保温炉，在保温炉内通入惰性气体及氯气的混合气体对熔体进行精炼，惰性气体与氯气的流量比为3～20:1，精炼温度为690～750℃。优选的是，步骤(3)中所述的铸造为将完成步骤(2)操作后所得熔体铸造成扁锭，铸造温度为670～730℃，水流量为10～100m3/h，水压为2.0～8.0bar，铸造速度控制在15～60mm/min，得到铝合金扁锭。优选的是，步骤(4)中所述的均匀化处理为分四个阶段升温，第一阶段以不超过25℃/h的升温速率使料温达到150～250℃；第二阶段以不超过45℃/h的升温速率使料温达到300～385℃；第三阶段以不超过15℃/h的升温速率使料温达到425～460℃，并在此阶段保温2～8h；第四阶段以不超过20℃/h的升温速率使料温达到470～485℃，并在此阶段保温10～24h。优选的是，步骤(5)中在热轧之前还需要进行铣面和预热，所述的铣面为将铝合金铸锭切头尾，铣面；所述的预热为将铝合金铸锭在台车炉中加热到420～450℃，保温3～5h。优选的是，步骤(5)中所述的热轧为热轧变形量在85％以上，压下量为45～55mm的道次控制在5～10道次，且末道次三个压下量在40mm以上，控制终轧温度在250～350℃，得到铝合金卷材。优选的是，压下量为50～55mm；终轧温度为270～320℃。优选的是，步骤(6)中所述的冷轧为冷轧变形量在20～45％，完成后铝合金厚度为成品厚度；步骤(7)中所述的清洗为采用温度在50℃以下的清洗油，清洗速度5～30m/min，清洗速度可以根据卷面残油情况调整。优选的是，步骤(8)中所述的固溶淬火为卷材先进入第一部分保温，第一部分保温温度为470～490℃，后进入第二部分保温，第二部分保温温度为450～470℃，卷材运行速度为5～20m/min，拉伸矫直率为1.0～2.0％，水淬；在气垫式连续热处理机组内有压力清洗装置，对卷材进一步清洗，采用50℃～85℃的水进行清洗，清洗速度0.5～0.9m/min。与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：本专利技术提供的安全鞋用铝合金卷材及其生产方法，通过设计各元素化学成分占据铝合金原料的质量分数，调整铸造参数，得到大规格硬铝合金扁锭，提高了生产效率；进一步的，调整均匀化处理参数，在本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种安全鞋用铝合金材料，其特征在于，按重量百分比计包含以下组分：Si≤0.15％，Fe≤0.30％，Cu0.01～0.10％，Mn0.03～0.18％，Mg0.08～1.8％，Cr0.05～0.14％，Zn3.0～6.0％，Ti0.02～0.05％，Zr0.05～0.20％，余量为Al。

【技术特征摘要】
1.一种安全鞋用铝合金材料，其特征在于，按重量百分比计包含以下组分：Si≤0.15％，Fe≤0.30％，Cu0.01～0.10％，Mn0.03～0.18％，Mg0.08～1.8％，Cr0.05～0.14％，Zn3.0～6.0％，Ti0.02～0.05％，Zr0.05～0.20％，余量为Al。2.根据权利要求1所述的安全鞋用铝合金材料，其特征在于，所述的一种安全鞋用铝合金材料，按重量百分比计包含以下组分：Si≤0.12％，Fe≤0.25％，Cu0.02～0.06％，Mn0.04～0.14％，Mg1.0～1.6％，Cr0.06～0.12％，Zn3.2～5.2％，Ti0.02～0.04％，Zr0.04～0.14％，余量为Al。3.一种如权利要求1所述的安全鞋用铝合金材料的生产方法，其特征在于，包含以下操作步骤：(1)配料：按照重量百分比取以下组分Si≤0.15％，Fe≤0.30％，Cu0.01～0.10％，Mn0.03～0.18％，Mg0.08～1.8％，Cr0.05～0.14％，Zn3.0～6.0％，Ti0.02～0.05％，Zr0.05～0.20％，余量为Al；(2)熔炼；(3)铸造；(4)均匀化处理：先升温至150～250℃，再升温至300～385℃，继续升温至425～460℃并在此温度保温2～8h，然后再升温到470～485℃并在此温度保温10～24h；(5)热轧；(6)冷轧；(7)清洗；(8)固溶淬火；(9)人工时效：分为两个阶段，第一阶段60～90℃，保温8～12h，第二阶段120～140℃，保温16～24h；(10)裁切，即得。4.根据权利要求3所述的生产方法，其特征在于：步骤(2)中所述的熔炼为在700～760℃进行熔炼，通入惰性气体及氯气的混合气体进行精炼，惰性气体与氯气的流量比为3～20:1，精炼温度为...

【专利技术属性】
技术研发人员：张江斌，何克准，张航，李承波，陈绍文，周文标，
申请(专利权)人：广西南南铝加工有限公司，
类型：发明
国别省市：广西,45