本发明涉及内燃机配件技术领域，具体涉及一种内燃机用出气门及其制备工艺。
背景技术：
气门的作用是专门负责向发动机内输入空气并排出燃烧后的废气。从发动机结构上，分为出气门(intakevalve)和排气门(exhaustvalve)。出气门的作用是将空气吸入发动机内，与燃料混合燃烧；排气门的作用是将燃烧后的废气排出并散热。
气门是由气门头部和杆部组成。气门头部温度很高，而且还承受气体的压力、气门弹簧的作用力和传动组件惯性力，其润滑、冷却条件差，要求气门必须有一定强度、刚度、耐热和耐磨性能。
由于气门在工作过程中所受的热量，约75％通过气门头部的盘锥面与座圈接触而散走，在工作过程中受到热腐蚀、热疲劳、热磨损，因此要求较高的高温强度以及耐磨性能，而现有的内燃机用气门易磨损，磨损后的气门导致气门漏气，导致内燃机内部缸压过低，从而表现为动力不足，影响使用。
有鉴于上述现有的出气门存在的易磨损的缺陷，本发明人基于从事此类产品设计制造多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以期创设一种内燃机用出气门及其制备工艺，使其更具有实用性。经过不断的研究、设计，并经反复试作样品及改进后，终于创设出确具实用价值的本发明。
技术实现要素：
本发明的主要目的在于，克服现有的出气门存在的缺陷，而提供一种内燃机用出气门及其制备工艺，从而更加适于实用，且具有产业上的利用价值。
本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。
一种内燃机用出气门，包括气门头和气门杆，其中，
所述气门头的组分及各组分的重量百分比为：铬：5-7％：碳：0.35-0.5％；镍：3-6％；锰：10-14％；铌：0.2-0.6％；纳米合金变质剂，0.05-0.1％；余量为铁；
所述气门杆的组分及各组分的重量百分比为：铬：0.5-0.7％；钼：0.2-0.5％：碳：0.35-0.5％；硅：0.3-0.45％；镍：0.1-0.4％；余量为铁。
作为一种优选的技术方案，所述气门头与所述气门杆之间为焊接连接。
作为一种优选的技术方案，所述纳米合金变质剂包括如下组分及重量百分比：纳米镍粉：10-20％；纳米钼粉；5-15％；镁粉5-10％；粘结剂：3-6％；余量为铁粉。
作为一种优选的技术方案，所述粘合剂为膨润土或羟基纤维素。
内燃机用出气门的制备工艺，包括如下步骤：
步骤1：按照所述气门头和所述气门杆的组分及其含量准备原材料，分别进行所述气门杆与所述气门头材料的生产；
步骤2：将所述步骤1制得的所述气门杆与所述气门头材料分别进行熔炼并锻造成型；
步骤3：将所述步骤2得到的成型的所述气门杆与所述气门头之间采用焊接的方式连接；
步骤4：对所述步骤3得到的气门进行表面处理；
步骤5：对所述步骤4中进行过表面处理的气门的气门杆进行校直处理；
步骤6：对所述气门头的锥面进行表面光洁度处理；
步骤7：在所述气门头的表面堆焊铌镍合金。
作为一种优选的技术方案，所述步骤2采用真空感应炉进行熔炼，其中熔炼温度为1700-1750℃，熔炼时间为1.5-2h。
作为一种优选的技术方案，所述步骤2中锻造温度：始锻温度1150～1200℃，终锻温度为800-900℃，加热温度为1100-1300℃，锻造时间为2-3h。
作为一种优选的技术方案，所述步骤4中的所述表面处理包括去毛刺、切长短、砂光所述气门杆杆身。
作为一种优选的技术方案，所述步骤7中表面堆焊的所述铌镍合金为50cr-50ni-nb合金。
作为一种优选的技术方案，所述步骤7中焊接电流为140a，电压为30v，焊接速度为55mm/min，送粉速度为30g/min。
采用上述技术方案，能够实现以下技术效果：
1)、本发明公开的气门头中加入强碳化物形成元素-铌，其能够形成细小且弥散的碳化物，从而提高组分的高温强度，使得气门头在燃烧室内的高温作用下仍然具有较高的强度而不易磨损，从而提高了气门头的使用寿命，另外铌与碳结合还可防止钢在高温下或焊后产生晶间腐蚀；
2)、气门头及气门杆中均加入了镍，其能够提高钢的强度，且保持良好的塑性和韧性，另外在高温下具有防锈和耐热能力；
3)、气门杆中加入了钼，其能使钢的晶粒细化，提高淬透性和热强性能，在高温时保持足够的强度和抗蠕变能力；
4)、合金变质剂能够在合金中形成大量的分散的非自发晶核，从而能够获得细小的晶粒，达到强化合金性能的目的，而纳米合金变质剂能够更加均匀的分散。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,对依据本发明提出的内燃机用出气门及其制备工艺其具体实施方式、特征及其功效，详细说明如后。
本发明公开了一种内燃机用出气门，包括气门头和气门杆，其中，
气门头的组分及各组分的重量百分比为：铬：5-7％：碳：0.35-0.5％；镍：3-6％；锰：10-14％；铌：0.2-0.6％；纳米合金变质剂，0.05-0.1％；余量为铁；
气门杆的组分及各组分的重量百分比为：铬：0.5-0.7％；钼：0.2-0.5％：碳：0.35-0.5％；硅：0.3-0.45％；镍：0.1-0.4％；余量为铁。
作为一种优选的技术方案，气门头与气门杆之间为焊接连接。
作为一种优选的技术方案，纳米合金变质剂包括如下组分及重量百分比：纳米镍粉：10-20％；纳米钼粉；5-15％；镁粉5-10％；粘结剂：3-6％；余量为铁粉。
作为一种优选的技术方案，粘合剂为膨润土或羟基纤维素。
本发明还公开了一种内燃机用出气门的制备工艺，包括如下步骤：
步骤1：按照气门头和气门杆的组分及其含量准备原材料，分别进行气门杆与气门头材料的生产；
步骤2：将步骤1制得的气门杆与气门头材料分别进行熔炼并锻造成型；
步骤3：将步骤2得到的成型的气门杆与气门头之间采用焊接的方式连接；
步骤4：对步骤3得到的气门进行表面处理；
步骤5：对步骤4中进行过表面处理的气门的气门杆进行校直处理；
步骤6：对气门头的锥面进行表面光洁度处理；
步骤7：在气门头的表面堆焊铌镍合金。
作为一种优选的技术方案，步骤2采用真空感应炉进行熔炼，其中熔炼温度为1700-1750℃，熔炼时间为1.5-2h。
作为一种优选的技术方案，步骤2中锻造温度：始锻温度1150～1200℃，终锻温度为800-900℃，加热温度为1100-1300℃，锻造时间为2-3h。
作为一种优选的技术方案，步骤4中的表面处理包括去毛刺、切长短、砂光气门杆杆身。
作为一种优选的技术方案，步骤7中表面堆焊的铌镍合金为50cr-50ni-nb合金。
作为一种优选的技术方案，步骤7中焊接电流为140a，电压为30v，焊接速度为55mm/min，送粉速度为30g/min。
为了进一步说明本发明，下面结合具体实施例对本发明提供的内燃机用出气门及其制备工艺进行详细的描述，但不应将其理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
纳米合金变质剂包括如下组分及重量百分比：纳米镍粉：10％；纳米钼粉；5％；镁粉5％；粘结剂：3％；铁粉：77％。
气门头的组分及各组分的重量百分比为：铬：5％：碳：0.35％；镍：3％；锰：10％；铌：0.2％；纳米合金变质剂，0.05％；铁：81.4％；
气门杆的组分及各组分的重量百分比为：铬：0.5％；钼：0.2％：碳：0.35％；硅：0.3％；镍：0.1％；铁：98.55％。
内燃机用出气门的制备工艺，包括如下步骤：
步骤1：按照如上气门头和气门杆的组分及其含量准备原材料，分别进行气门杆与气门头材料的生产；
步骤2：将步骤1制得的气门杆与气门头材料分别在真空感应炉内进行熔炼其中熔炼温度为1700℃，熔炼时间为1.5h，其中气门头在熔炼时，纳米合金变质剂在即将出炉的合金液体中加入。
将熔炼后的材料进行锻造成型出炉，其中锻造温度：始锻温度1150℃，终锻温度为800℃，加热温度为1100℃，锻造时间为3h。
步骤3：将步骤2得到的成型的气门杆与气门头之间采用焊接的方式连接；
步骤4：对步骤3得到的气门进行表面处理，其中表面处理包括去毛刺、切长短、砂光气门杆杆身。
步骤5：对步骤4中进行过表面处理的气门的气门杆进行校直处理；
步骤6：对气门头的锥面进行表面光洁度处理，具体的，采用铣床对其表面进行加工处理；
步骤7：在气门头的表面堆焊铌镍合金，表面堆焊的铌镍合金为50cr-50ni-nb合金，且焊接电流为140a，电压为30v，焊接速度为55mm/min，送粉速度为30g/min。
实施例2
纳米合金变质剂包括如下组分及重量百分比：纳米镍粉：20％；纳米钼粉；15％；镁粉10％；粘结剂：6％；铁粉：49％。
气门头的组分及各组分的重量百分比为：铬：7％：碳：0.5％；镍：6％；锰：14％；铌：0.6％；纳米合金变质剂，0.1％；铁：71.8％；
气门杆的组分及各组分的重量百分比为：铬：0.7％；钼：0.5％：碳：0.5％；硅：0.45％；镍：0.4％；铁：97.45％。
内燃机用出气门的制备工艺，包括如下步骤：
步骤1：按照如上气门头和气门杆的组分及其含量准备原材料，分别进行气门杆与气门头材料的生产；
步骤2：将步骤1制得的气门杆与气门头材料分别在真空感应炉内进行熔炼其中熔炼温度为1750℃，熔炼时间为2h，其中气门头在熔炼时，纳米合金变质剂在即将出炉的合金液体中加入。
将熔炼后的材料进行锻造成型出炉，其中锻造温度：始锻温度1200℃，终锻温度为900℃，加热温度为1300℃，锻造时间为2h。
步骤3：将步骤2得到的成型的气门杆与气门头之间采用焊接的方式连接；
步骤4：对步骤3得到的气门进行表面处理，其中表面处理包括去毛刺、切长短、砂光气门杆杆身。
步骤5：对步骤4中进行过表面处理的气门的气门杆进行校直处理；
步骤6：对气门头的锥面进行表面光洁度处理，具体的，采用铣床对其表面进行加工处理；
步骤7：在气门头的表面堆焊铌镍合金，表面堆焊的铌镍合金为50cr-50ni-nb合金，且焊接电流为140a，电压为30v，焊接速度为55mm/min，送粉速度为30g/min。
实施例3
纳米合金变质剂包括如下组分及重量百分比：纳米镍粉：15％；纳米钼粉；10％；镁粉8％；粘结剂：5％；铁粉：62％。
气门头的组分及各组分的重量百分比为：铬：6％：碳：0.4％；镍：5％；锰：12％；铌：0.4％；纳米合金变质剂，0.08％；铁：76.12％；
气门杆的组分及各组分的重量百分比为：铬：0.6％；钼：0.4％：碳：0.4％；硅：0.4％；镍：0.2％；铁：98％。
内燃机用出气门的制备工艺，包括如下步骤：
步骤1：按照如上气门头和气门杆的组分及其含量准备原材料，分别进行气门杆与气门头材料的生产；
步骤2：将步骤1制得的气门杆与气门头材料分别在真空感应炉内进行熔炼其中熔炼温度为1720℃，熔炼时间为2h，其中气门头在熔炼时，纳米合金变质剂在即将出炉的合金液体中加入。
将熔炼后的材料进行锻造成型出炉，其中锻造温度：始锻温度1200℃，终锻温度为900℃，加热温度为1300℃，锻造时间为2.5h。
步骤3：将步骤2得到的成型的气门杆与气门头之间采用焊接的方式连接；
步骤4：对步骤3得到的气门进行表面处理，其中表面处理包括去毛刺、切长短、砂光气门杆杆身。
步骤5：对步骤4中进行过表面处理的气门的气门杆进行校直处理；
步骤6：对气门头的锥面进行表面光洁度处理，具体的，采用铣床对其表面进行加工处理；
步骤7：在气门头的表面堆焊铌镍合金，表面堆焊的铌镍合金为50cr-50ni-nb合金，且焊接电流为140a，电压为30v，焊接速度为55mm/min，送粉速度为30g/min。
采用上述实施例的材料配比及制备工艺的得到的出气门进行试验，具体的实验结果如表1所示：
表1试验数据
通过上述实验可知，实施例得到的气门的硬度高、耐磨性好，使用寿命长。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。