一种基于3D打印技术制作的铁碳合金相图演示板及方法

本发明涉及铁碳相图演示技术领域，具体是一种基于3d打印技术制作的铁碳合金相图演示板及方法。

背景技术：

3d打印是一种新型的快速成型技术，它以计算机三维设计模型为蓝本，用软件将其离散分解成若干层平面切片，然后由3d打印机将粉末状、液状或丝状金属、陶瓷、塑料、细胞组织等材料逐层堆积黏结，最终叠加成型，制造出实体产品。目前，该技术已在各个领域都得到了广泛的应用。同时，《金属材料热处理与加工应用》课程中，铁碳相图是课程中重点和难点，对前续课程金属材料性能及后续热处理、材料加工应用，它是一个重要的纽带。但是，讲授它的过程比较枯燥和难懂。由于，过去的铁碳合金相图教学过程中，通常是以挂图或者纸质版呈现相图，无论是教师讲授还是学生学习，没有直观感，讲授和学习起来比较困难，对图中点线和区域无法很快以及深层的接受，因此，如何利用3d打印的技术原理、特点利用3d打印技术解决铁碳相图教学现状，改变现有课堂教学氛围，是迫在眉睫的挑战，所以现在设计一种基于3d打印技术制作的铁碳合金相图演示板及方法。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种基于3d打印技术制作的铁碳合金相图演示板及方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于3d打印技术制作的铁碳合金相图演示板，包括图框，所述图框的一面设有背面磁吸，所述图框的另一面中央设有若干不同颜色、不同形状的区域组织活块，所述区域组织活块与图框及其他区域组织活块之间均采用间隙配合，所述区域组织活块上均可拆卸连接有浮凸文字，所述浮凸文字与区域组织活块之间均采用间隙配合，所述图框靠近区域组织活块的一面纵向设有若干温度值活块，所述图框靠近温度值活块的一面横向设有若干含碳量值活块，所述温度值活块和含碳量值活块与图框之间均采用间隙配合。

作为本发明再进一步的方案：所述区域组织活块与图框及其他区域组织活块之间的间隙配合公差为0.5mm。

作为本发明再进一步的方案：所述图框、温度值活块、含碳量值活块、区域组织活块和浮凸文字均由塑料材质制成。

作为本发明再进一步的方案：所述图框、温度值活块、含碳量值活块、区域组织活块和浮凸文字均由3d打印技术制成。

一种基于3d打印技术制作的铁碳合金相图演示板的加工方法，包括以下步骤：

s1：利用3d打印技术，将铁碳合金相图三维建模，并且选择合适的间隙配合公差尺寸；

s2：将相图进行分层切割，根据相图使用需要，分别分割成相图框架，相图中组织区域组织活块，相图中区域组织名称活块等部分；

s3：对分割后的活块进行喷涂打印。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.本发明通过采用3d打印技术制作可视化铁碳相图，可以让教师方便地自行、快捷和迅速地打印制作，将二维铁碳相图转化成三维教学模型，学生可以观察、触摸和组装教具，显然比原有教学效果更佳；

2.本发明通过将铁碳相图进行分解区域，其中包括单体区、两相区、三相区、温度变化区和结晶转化区，明显地将相图分成不同模块区，不同区使用不同的颜色分解，可以快区分相图，提高了效率；

3.本发明使每个区组织物名称与其所在区的模块之间，以及各区域之间均采用间隙配合的活块方式，必要时可以方便拆卸和摆放活块，增加教学的兴趣，提高学生对知识追求欲；

4.本发明通过在图框上设置背面磁吸，这样不仅可将该装置放在平面上摆放，而且可以放置黑板上竖立摆放；

5.本发明通过选用塑料共同作为制作材料，可使该装置更加有质感，不容易松散，紧密度高，咬合度好，不易变形，安全性和质量性上能达标。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明的结构示意图。

其中：1、图框；2、温度值活块；3、含碳量值活块；4、区域组织活块；5、浮凸文字；6、背面磁吸。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-2，本发明实施例中，一种基于3d打印技术制作的铁碳合金相图演示板，包括图框1，所述图框1的一面设有背面磁吸6，这样就可以通过背面磁吸6将图框1固定在桌板或者黑板上，从而利于后续教学操作中可以得到顺利地进行，大大提高了教学的质量；

所述图框1的另一面中央设有若干不同颜色、不同形状的区域组织活块4，所述区域组织活块4与图框1及其他区域组织活块4之间均采用间隙配合，所述区域组织活块4与图框1及其他区域组织活块4之间的间隙配合公差为0.5mm，所述区域组织活块4上均可拆卸连接有浮凸文字5，所述浮凸文字5与区域组织活块4之间均采用间隙配合，所述图框1靠近区域组织活块4的一面纵向设有若干温度值活块2，所述图框1靠近温度值活块2的一面横向设有若干含碳量值活块3，所述温度值活块2和含碳量值活块3与图框1之间均采用间隙配合，这样就可以将铁碳相图进行分解区域，其中包括单体区、两相区、三相区、温度变化区和结晶转化区，明显地将相图分成不同模块区。不同区使用不同的颜色分解，可以快区分相图，提高了效率，在必要时还可以方便拆卸和摆放活块，便于使用，同时浮凸文字5可以表现的更加直观，学生容易记忆；

所述图框1、温度值活块2、含碳量值活块3、区域组织活块4和浮凸文字5均由塑料材质制成，这样可以保证该装置的防水性，使该装置更加有质感，不容易松散，紧密度也高，咬合度好，不易变形，安全性和质量性上能达标；

所述图框1、温度值活块2、含碳量值活块3、区域组织活块4和浮凸文字5均由3d打印技术制成，利用3d打印技术，先将铁碳合金相图三维建模，并且选择合适的间隙配合公差尺寸，然后将相图进行分层切割，根据相图使用需要，分别分割成相图框架，相图中组织区域组织活块，相图中区域组织名称活块等部分，最后再喷涂打印，这样采用3d打印技术图形建模模型容易修改，3d打印的核心应用在于它能够帮助使用者将数字化的设计快速变成实物。独特的实物模型给学生提供了切身感受，并且可以操作模型互动，从另一个角度对事物增进了了解，能够帮助他们愉快地记忆，避免遗忘。还有，对于需要动手设计和制作的课程来说，3d打印可以帮助学生加速设计的过程，学生可以在设计的早期就通过原型化排除错误的设计，从而帮助他们避免因为浪费时间在无用工作上，或是项目失败带来的挫败感。

本发明的工作原理是：使用本装置时，首先通过背面磁吸6将图框1固定在平面或竖的黑板上，然后根据需要，依次摆放温度值活块2和含碳量值活块3，再根据含碳量的可以自由地摆放区域组织活块4，区域组织活块4摆放时，操作者可以利用铁碳相图自制口诀等等，区域组织活块4摆放后，可以按照结晶过程或者含碳量变化，放置区域组织浮凸文字5。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。