为何说圆珠笔头比原子弹还难造？全球仅3国能造出，是哪3国？
"工欲善其事，必先利其器。"——《论语·卫灵公》
从毛笔到鹅毛笔，从钢笔到圆珠笔，书写工具的进步不单单是使得人们写字更加方便，更是有助于知识的传播与推广，使得人们学习成本更加低廉，效率却大大提高。
但估计很多人不知道，我们如今使用的便宜的只要一两块，贵的也不过十来块钱的圆珠笔，生产难度却非常大，大到全球只有3个国家生产，除开我国外只有瑞士跟日本可以，连美国都得认输。
要知道《不扩散核武器条约》上面的正规"核武器拥有国"都有5个呢，这样看来圆珠笔的生产难度岂不是比核武器都大？说起来圆珠笔当年在我国风靡还有原子弹的部分功劳，那个时候圆珠笔不叫圆珠笔，而叫原子笔，借助的是美国在日本投放原子弹结束战争的名号。
中国人民正值刚将侵华日军赶出国门的时刻，对这种跟结束了战争有关的东西自然非常上心，圆珠笔就这么打开了中国市场。话说回来，其实难的并非生产圆珠笔，而是生产圆珠笔头。为何会出现这种情况呢？其实是两方面的原因。
1、 圆珠笔头生产难度大，技术水平要求高
我们所用的圆珠笔笔尖其实都有一颗非常小的钢珠，圆珠笔如果想要流畅书写，必须依靠钢珠不停滑动带动笔芯内的油墨源源不断沁出，但同时又必须将油墨的沁出控制在一个范围内，不然就会造成油墨晕染无法书写的情况。
圆珠笔头的制造难度有多大？由于笔尖需要不停地来回摩擦，所以钢珠的不锈钢精度要求非常大，有专门的配比搭配。
同时这么一颗小小的钢珠上面，还得有5条引墨槽；同时笔头钢珠的直径只有0.5毫米至1毫米，笔头最顶端厚度仅有0.3毫米，加工精度误差为2微米，还得保证在原材料不裂开的情况下保证每一颗钢珠达到标准，这工艺难度可见一斑。
所以最开始的圆珠笔造价非常高，比钢笔都高，是不折不扣的"奢侈品"。而我国虽然在战争结束后就引入了圆珠笔，并且在年的时候由上海丰华圆珠笔厂制造了第一支国产圆珠笔，但不论是上面的钢珠还是笔芯里的油墨，全部都是进口的。
二、专利所有，研发费用昂贵
如果说美国真的造不出圆珠笔头那也不至于，毕竟在年的时候美国就已经在以美元一支的价格贩售米尔顿·雷诺制造的圆珠笔。但随着圆珠笔在世界范围内的风靡，圆珠笔头的核心制造技术已经被日本跟瑞士掌握了专利，美国这个时候如果再贩售高昂的圆珠笔根本没市场，但如果研究专利花费又太贵不划算，因此一直依赖进口。
我国现代化机械工业起步较晚，因此在很长一段时间内国内的圆珠笔的核心部分也都是依赖进口。但由于我国人口基数大，需求量众多，光是圆珠笔这个行业就有00多家制笔企业、余万从业人口，圆珠笔年产量高达0多亿支，堪称世界第一，因此我国一直进口其实是非常不划算的。
为了节省下这笔高昂的进口费用，也为了证明我国在现代化机械技术上面的发展，我国的制笔产业一直致力于圆珠笔头的研发，并终于取得了最终的成功。当初我们进口圆珠笔钢珠的价格是每吨万元，但用我国自己的专利生产每吨仅需5万元。
专利的诞生以及成本的降低才有了我们如今使用的物美价廉的圆珠笔，也让更多人有了使用圆珠笔进行书写的权利，所以"科学技术才是第一生产力"这种说法还是非常有道理的。
为什么工匠精神”是我国的“精神之钙？
工匠精神不仅代表着做工精良，还代表着一种文化。
小小圆珠笔构造不简单，没点工匠精神很难造出来
【疯狂机械控第504期】圆珠笔是使用干稠性油墨，依靠笔头上自由转动的球珠带出油墨，转写到纸上的一种书写工具，具有结构简单、携带方便、书写润滑，且适宜于用来复写等优点。
01
圆珠笔书写工作原理：主要是利用球珠在书写时与纸面直接接触产生摩擦力，使球珠在球座内滚动，利用重力带出笔芯内的油墨或墨水，使圆珠笔油墨或墨水下渗到笔头，通过笔头球珠滚动形成图形文字。
后续油墨或墨水在大气压的作用下，不停地补充过来，以达到书写的目的。早期的大多数球珠笔芯在靠近尾部的地方，都会钻一个小孔以保证空气流通。
圆珠笔球珠直径的大小，决定了字迹线条的粗细。常见的球珠直径有1毫米、0.7毫米、0.5毫米三种(产品的笔身或圆珠笔芯上往往会注明)。圆珠笔的油墨是特制的，主要以色料、溶剂和调黏剂混合而成。常见的颜色有蓝、黑、红三色。普通油墨多用来作一般书写，特种油墨多用来作档案书写。
02
▲一个小小的圆珠笔有十几个零件组成
▲圆珠笔零件
▲圆珠笔伸缩过程
圆珠笔的伸缩工作过程，总共分八个步骤。第一步至第四步为笔芯伸出过程，第五步至第八步为笔芯缩回过程。
圆珠笔结构运动示意图是由三个零件组成，分别为黑色的顶杆，黄色的转盘，蓝色的滑槽，红色为滑槽的局部截图，下方还有弹簧图中没显示出来。（弹簧是保证黄色转盘与蓝色滑槽紧密接触）。
【1-4步讲解】我们用手指按压圆珠笔顶部时，是给顶杆施加一个向下的压力，顶杆沿滑槽运动压迫转盘向下运动，当转盘与滑槽的啮合处脱离时，顶杆头部的尖状特征与转盘的斜面接触处产生径向力强迫转盘旋转，笔芯伸出。
【5-8步讲解】当再次按压顶杆时，顶杆头部的尖状特征与转盘的斜面分离，转盘受径向力旋转，转盘与滑槽的啮合处重合，笔芯缩回。
▲圆珠笔的伸缩工作原理动图
▲圆珠笔的伸缩工作原理动图
03
笔头和墨水是圆珠笔的关键，其中笔头分为笔尖上的球珠和球座体。目前，碳化钨球珠在国内外应用最为广泛，我国已经具有很好的基础，不仅可以满足国内生产需要，还大量供出口。
圆珠笔头的生产对加工的精度、材料的选择上都有很高的要求。笔头上不仅有小“球珠”，里面还有五条引导墨水的沟槽，加工精度都要达到千分之一毫米的数量级。
每一个小小的偏差都会影响笔头书写的流畅度和使用寿命，笔尖的开口厚度不到0.1毫米，还要考虑到书写角度和压力，球珠与笔头、墨水沟槽位必须搭配得“天衣无缝”，加工误差不能超过0.003毫米。
圆珠笔油墨的色素是染料。油墨颜色主要有蓝、红、黑三种，其中尤以蓝色油墨使用最多。过去蓝色油墨中的色素成分是盐基品蓝和盐基青莲，溶剂是氧化蓖麻油、蓖麻油酸。目前市场上销售的“424”蓝色圆珠笔和“322”黑色圆珠笔，用它书写的字迹耐久性较好。
圆珠笔的冒油原因：圆珠笔在书写时，一部分油墨从球珠转印到书写物上，球珠转印后变白，另一部分油墨会随球珠转动带回球座内。好的笔头，随球珠转动将油墨带回球座较彻底，油墨沾在球座头外面较少，比较干净。较差的笔头，油墨会大部分沾在球座头外面，无法带回球座内，即我们所称的冒油现象，书写时，很容易污染书写物。
圆珠笔要流利，出墨就多，但负作用是落墨多，若要落墨少，缺点则不流利。这两种情况相互矛盾，如何综合考虑，使之达到最佳效果，则是圆珠笔制造业一直研究的课题。
一件工业产品，哪怕小如圆珠笔，也要经历从设计到制作，再到检验和迭代的严谨工业流程，唯有投入精益求精的工匠精神，才能做出好的成果。
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