小時(shí)候期待開學(xué)的原因之一,是又可以買新文具了。很多人不知道,看上去普普通通的文具,其實(shí)背后的技術(shù)并不普通。
圓珠筆之所以能流暢地出墨,是因?yàn)樵跁鴮懙倪^程中,圓珠筆頭的小球珠在與紙張接觸時(shí)產(chǎn)生的摩擦力作用下滾動(dòng),從而將筆芯中的油墨帶出,形成筆跡。
簡單來說,圓珠筆頭的構(gòu)造就是將一個(gè)球珠嵌在球座體的頂端,使球珠能夠平滑地轉(zhuǎn)動(dòng),且不容易從球座體中脫落。這對球珠的要求可不簡單。
圓珠筆頭的制造主要有三個(gè)技術(shù)難點(diǎn)。
首先,為了保證平滑的書寫體驗(yàn),球珠與球座體之間的配合至關(guān)重要。球珠和球座體之間的間隙大約為5 微米。若間隙過小,墨水便不能順滑流出;若間隙過大,則會導(dǎo)致漏墨,甚至使球珠從筆尖上脫落。
其次,在書寫過程中,由于筆尖上的球珠與紙張不斷摩擦,球珠與球座體之間的間隙會逐漸變大。久而久之,油墨容易從縫隙中漏出來,影響書寫。
再次,圓珠筆尖有極高的加工精度和裝配精度。筆尖內(nèi)有高低不平的臺階和引導(dǎo)墨水的導(dǎo)油槽,每個(gè)導(dǎo)油槽的加工精度誤差都要求不超過1 微米。
圓珠筆用的鋼材有一個(gè)專用名字——筆尖鋼。筆尖鋼需要有耐銹蝕的性能,以抵抗長時(shí)間與墨水接觸的過程中溶劑等對球體的腐蝕。
圓珠筆球體的鋼材由碳、硅、錳、磷、銅、鎳等十余種元素組成,每種元素的含量不同。選擇哪些元素,每種元素使用多少,每種元素在什么時(shí)間加入等,都會對鋼材的性能產(chǎn)生影響。
長期以來,筆尖鋼的化學(xué)組成及技術(shù)參數(shù)掌握在日本、瑞士等國家的一些公司手中。
沒有技術(shù)支持,項(xiàng)目難度大,但我們還是攻克了這一技術(shù)難題,研發(fā)出國產(chǎn)筆尖鋼,并且在2017年實(shí)現(xiàn)了筆尖鋼國內(nèi)量產(chǎn)。從此,我國使用的筆尖鋼驕傲地打上了“中國制造”的標(biāo)志。
(選自“科普中國”,有改動(dòng))