本发明属于双金属铸造技术领域，具体涉及一种铜钢双金属的铸造方法。
背景技术：
柱塞泵是生产中运用极为广泛的一种传动机械，是液压系统的一个重要装置。它依靠柱塞在缸体中往复运动，使密封工作容腔的容积发生变化来实现吸油、压油。柱塞泵具有额定压力高、结构紧凑、效率高和流量调节方便等优点，被广泛应用于高压、大流量和流量需要调节的场合，诸如液压机、工程机械和运输机械中。柱塞与转子在工作中构成摩擦副，其品质决定柱塞泵的性能与寿命。生产要求柱塞泵趋向于高速、高温、高载荷、变载荷工况运行，这就要求泵体关键部件——转子，具有各方面优良的属性：耐磨性、导热性、抗冲击疲劳性能、以及强度硬度等。
目前国内外使用的耐磨合金主要为两大类：一类为软机体内弥散分布硬质颗粒合金，如：巴比特合金系的铅基、锡基合金，该材料熔点低，质软，只能用于低载荷；另一类为硬质基体内分布软质颗粒合金，如：铅青铜合金。铜具有良好的延展性、耐热性、导热性，能满足部件在高温、高速工况下的使用；铅与铜的固溶度极小，在合金中以单质颗粒弥散分布，改变了铜机体的连续性，提高了铜本身的耐磨性；铅颗粒本身熔点低、质软，在润滑条件良好的情况下可以起到嵌藏油污、顺应柱塞作用；在机械启动或缺少润滑剂等干摩擦条件下，可以单质或氧化物的形式对摩擦副起到润滑保护的作用，减少“咬轴”、“抱轴”、“烧轴”等事故发生。但铅的加入与分布状况在提高铜机体耐磨性的同时，不可避免的会使其强、硬度下降，直接影响到泵体载荷、抗冲击疲劳性能，造成进而降低转子及泵的使用寿命。
常用来提高铅青铜转子机械性能的方法是，双金属结合的办法。即用铅青铜来做为转子内层耐磨工作面，用强硬度高的材料—高强度钢作为外层加固机体，使用一定方式如：铸造、液态模锻、粉末烧结等方法，将两种金属有机结合。各种结合方式有其优点和适用范围，也有局限性。液态模锻，也叫液态成型挤压铸造，制作工件质量好，要求形状不能太复杂，模具、设备要求严格，成本投入高。粉末烧结法，制作工艺简便、灵活，但对原料、设备要求高，工艺参数不易控制，粉末颗粒由于受热、挤压不均匀，容易出现缝隙、孔洞，造成结合不良。重力铸造法工艺步骤相对简便，造型灵活，对设备和模具都要求不高，经济实用，易于推广，但两种金属界面结合强度有待进一步提高。
技术实现要素：
为了解决现有技术中存在的问题，一种铜钢双金属的铸造方法，意在提高两种金属界面结合强度。
本发明采用以下技术方案：
一种铜钢双金属的铸造方法，包括以下步骤：
步骤一：将机加好的钢基体用质量浓度10％的naoh溶液清洗油污3-5遍，用蒸馏水冲洗干净后，再用质量浓度10％的hcl溶液除锈，之后再用蒸馏水冲洗；
步骤二：将硼砂加热到900℃，将预热到300℃的钢基体浸入熔融硼砂液中预热20-30min，待浇铸；
步骤三：将石墨坩埚预热到600℃红热，加入铜块，使炉温迅速升高到1150℃-1200℃，铜块全部熔化时间为20-30min，得铜液；
步骤四：将磷铜合金加入铜液中除氧3-6min，并用预热300℃的石墨棒搅拌；
步骤五：向铜液中依次加入zn、pb、sn，待前一种金属完全熔解后再加入后一种金属，中间间隔5-7min，并搅拌；
步骤六：向铜液中加入铜稀土合金除氢3-5min，并搅拌，得铅锡青铜合金，测温到1200℃-1250℃时出炉待浇铸，浇铸前扒渣并搅拌10-30s；
步骤七：钢基体浇铸铅锡青铜合金，浇铸后空冷2min，待铅锡青铜合金凝固后，向铸件表面喷水3-5min冷却至室温。
优选的，所述的刚基体是将直径为45mm的钢棒材机加工成高度为40mm、底与壁厚均为5mm的坩埚状。
优选的，所述的刚基体包括以下重量百分比的化学成分:c0.450％、si0.250％、mn0.620％、p0.021％、s0.023％、cr0.140％、mo0.020％、ni0.018％、cu0.230％、ti0.003％、v0.007％、w0.010％、余量为fe。
优选的，所述的铅青铜合金包括以下重量百分比的化学成分：cu69.0-76.0％、pb18.0-23.0％、sn4.4-6.0％、ni≤2.5％、zn≤3.0％、p≤0.05％。
优选的，所述的铅青铜合金选用电解铜、纯铅、纯锡、纯锌、铜镍合金、磷铜合金及镧铈混合铜稀土合金，一次熔炼。
本发明的有益效果在于：
1)对钢基体预热防氧化；结合面完整，少有氧化。
2)采用本发明的铸造方法，得到了结合强度高于134mpa、原子扩散层不小于100μm的双金属结合铸件，确保两种金属界面结合强度。
具体实施方式
实施例1
一种铜钢双金属的铸造方法，包括以下步骤：
步骤一：将机加好的钢基体用质量浓度10％的naoh溶液清洗油污3-5遍，用蒸馏水冲洗干净后，再用质量浓度10％的hcl溶液除锈，之后再用蒸馏水冲洗；
步骤二：将硼砂加热到900℃，将预热到300℃的钢基体浸入熔融硼砂液中预热20-30min，待浇铸；
步骤三：将石墨坩埚预热到600℃红热，加入铜块，使炉温迅速升高到1150℃-1200℃，铜块全部熔化时间为20-30min，得铜液；
步骤四：将磷铜合金加入铜液中除氧3-6min，并用预热300℃的石墨棒搅拌；
步骤五：向铜液中依次加入zn、pb、sn，待前一种金属完全熔解后再加入后一种金属，中间间隔5-7min，并搅拌；
步骤六：向铜液中加入铜稀土合金除氢3-5min，并搅拌，得铅锡青铜合金，测温到1200℃-1250℃时出炉待浇铸，浇铸前扒渣并搅拌10-30s；
步骤七：钢基体浇铸铅锡青铜合金，浇铸后空冷2min，待铅锡青铜合金凝固后，向铸件表面喷水3-5min冷却至室温。
所述的刚基体是将直径为45mm的钢棒材机加工成高度为40mm、底与壁厚均为5mm的坩埚状。
所述的刚基体包括以下重量百分比的化学成分:c0.450％、si0.250％、mn0.620％、p0.021％、s0.023％、cr0.140％、mo0.020％、ni0.018％、cu0.230％、ti0.003％、v0.007％、w0.010％、余量为fe。
所述的铅青铜合金包括以下重量百分比的化学成分：cu69.0-76.0％、pb18.0-23.0％、sn4.4-6.0％、ni≤2.5％、zn≤3.0％、p≤0.05％。
所述的铅青铜合金选用电解铜、纯铅、纯锡、纯锌、铜镍合金、磷铜合金及镧铈混合铜稀土合金，一次熔炼。
性能检测：
1、截取铸件中部10mm高度截片，用万能液压机进行剪切测试结合强度。
2、用能谱分析仪(eds)对界面两侧微区测量元素分布鉴定。
结果与分析：
1)剪切强度测试
剪切强度对于双金属转子的性能来说，是最为最要的一个考察量，其数值直接决定转子的使用寿命，在以往的生产当中就有双金属轴承或转子在高负荷工况下，因结合强度低而发生脱壳现象，从而导致事故的发生。我国针对铜钢复合板材发布的标准gb13238-1991中规定：结合面的剪切强度不低于100mpa。
剪切试验完全按照iso4386/ⅱ[15]的各项规定进行。按圆截面截取1cm厚的圆饼作为剪切试样，放入剪切模具内。在万能液压机上，以0.3kn/s的速度纵向加载载荷。测试最大加载载荷为147.67kn，按照剪切应力计算公式：
知，最大剪切强度(应力)为加载最大载荷时得到。
经测量试样结合面直径d＝35mm、厚度h＝10mm，计算得到剪切应力
2)原子扩散层厚度
通过能谱面扫描成分分析测试后得到原子扩散层至少为100μm。有研究表明，扩散到铅青铜中的fe元素重量百分比大于1.5％才对过渡层组织产生影响，结构强化才会有所体现。这样的结合层约为40-80μm。总原子扩散层不小于100μm。