关于圆珠笔的构造,大家大体是知道的,有些人还拆过圆珠笔。但是,许多人对圆珠笔的细节构造可能就比较陌生了,一般不知道圆珠笔尖是什么构造。
现在我们来拆解一个圆珠笔尖,通过了解结构弄明白圆珠笔的书写原理。
拆开来看,你会发现圆珠笔尖由两个核心部件组成。里面是一个金属球,外面就是包裹金属球的球座。金属球可以在球座里面任意旋转。
书写时,笔芯里的油墨流向笔头的球座里,黏附在球珠上,球珠与纸面直接接触产生的摩擦力,使球珠在球座内滚动带出油墨,在纸面上形成字迹。
圆珠笔的工作原理原来这么简单啊!是的,按照上面介绍的工作原理,是可以手工制作一支圆珠笔的。但是,你手工制作的圆珠笔性能如何,能不能用,那就不好说了。因为要制造出一支高性能的圆珠笔,需要高科技材料和精密的加工技术。
只知原理,没有高端材料和技术为后盾,造出的圆珠笔要么不能用,要么不好用,不是废品就是次品。
圆珠笔笔尖的球珠直径要比球座孔的直径略大一点。那么球珠是如何通过比它小的球座孔,被装进球座的呢?是利用了热胀冷缩的工艺。先将球座放进热油里加热,受热后球座孔的直径就会膨胀到大于球珠的直径,这时候球珠就很容易通过球座孔被安装进球座里。等温度降下来之后,球座孔直径回缩,重新小于球珠,球座就可以包裹住球珠了。
现在我们使用的圆珠笔,工作原理和旧式圆珠笔是一样的,但在加工技术和材料技术上已经产生了天翻地覆的改变。金属珠、球座的材料和加工,制造圆珠笔的这两项高难度技术,并非普遍被人掌握,而只被少数国家垄断。
我们国家是圆珠笔生产大国,共有数千家圆珠笔企业,一年生产圆珠笔4亿支左右,约占全球总产量的80%。但是,我们生产的这么多圆珠笔,并非完全中国制造,因为笔尖上的圆珠和球座都需要进口。我国绝大多数工厂生产不出圆珠笔笔尖。
看似光滑的球珠,并非异常光滑,表面只是适度光滑。球珠表面如果太粗糙,使用时会有顿挫感,书写不流畅。表面如果太光滑,则带不出油墨,写字时只会在纸上留下划痕却无字迹。将球珠在放大镜下观察,可以看出它其实是磨砂面。要将这么小的球珠研磨出磨砂面,那是相当费事的,需要在研磨机中断断续续地研磨几十个小时才能成功。
依我们国家的科技水平,上天有“天宫”,下海有“蛟龙”,咋连个圆珠笔笔尖也造不出呢?
造不出圆珠笔笔尖的原因主要有两个:
一是技术要求的确太高。球珠需要采用非常坚硬耐磨的特种钢制造,我国钢铁产量虽然很高,但多属于普通钢铁,能用来加工笔尖球珠的特种钢的研发能力不足。再者,包裹球珠的球座需要精密加工机床才能制造。你别看球座那么细小,内腔却不是简单的碗状,里面密布各种细小沟槽,加工工艺非常复杂,一般国家都没有这个加工能力。
二是研发动力不足。圆珠笔尖虽然是高科技产品,但似乎与国家安全、航空航天、深海探测等这些重要的科技项目不沾边。不就是一支圆珠笔嘛,生产不生产“无关痛痒”,所以许多科研单位没有紧迫感,研发动力明显不足,研制圆珠笔笔尖的事就耽搁了。
瑞士被称为钟表王国。瑞士机床技术19世纪后期以生产钟表起家,后经逐步发展,精密机床制造技术日新月异,达到世界最先进水平。凭借精密加工技术,瑞士工业产品精良、技艺高超,别人磨不了的球珠他们能磨,别人刻不了的细小物件,他们能刻。能将圆珠笔球珠与球座加工到吻合误差不超0.1微米的机床,除了瑞士,很多国家造不出来。
一支圆珠笔能写多少个字,这取决于圆珠笔的精细程度。一支制造粗劣的圆珠笔,可能写一行字就不能再用了,要么墨堵了,要么钢珠脱落了。一支合格的圆珠笔大约能写一万字。不过,圆珠笔的书写总量一般不用所写字数来表示,而是用它能画出单线的长度来衡量。一支圆珠笔如果能画一条两千米长的线条,则表示质量不错。
以前,圆珠笔笔尖的生产技术主要被日本和瑞士垄断。我国生产圆珠笔所需的笔尖主要从这两个国家进口。
当我们国家的圆珠笔产业还不兴盛的时候,进口一些笔尖感觉没有什么大碍。可是,随着我国圆珠笔产量的迅猛增长,国人发现笔尖技术受制于人,感觉相当难受。
你进口笔尖,定价权肯定在人家手里,我们做一支圆珠笔的利润大部分被笔尖技术垄断者给侵吞了,这就造成中国圆珠笔企业虽然很卖力地生产圆珠笔,却赚不到多少钱。
另外,有时就算我们拿着钱找人家进口圆珠笔笔尖,人家还一扭脸,说“不卖”。你看看,拿钱还买不到货,被人家卡脖子,又急人又气人,不只是难受啊!
关键问题是,中国作为科技大国,连圆珠笔笔尖也造不出来,这有碍我国向科技强国迈进,这绝不是不痛不痒的事,而是有损国家形象和利益。
无论从企业利益还是从国家利益角度去看,研发我们自己的圆珠笔笔尖,在这项顶尖技术上有所突破,非常紧迫,而且非常有必要!
不久前,太钢集团传来好消息:经过无数次试验,终于成功研制出圆珠笔球珠所需的特种钢丝,我们自产的特种钢丝可以打破圆珠笔笔尖材料的垄断。这样,我们拥有圆珠笔笔尖加工技术,那么就能给圆珠笔笔尖打上“中国制造”的标签了。
作者:张京
初审、一校:胡慧亭
复审、二校:成自来
终审、三校:陈光中