3. 试样厚度与平行度对变形结果的影响验证

为什么厚度与平行度会直接改写“变形率”读数

压缩永久变形率按 CS = (h₀ − h₂) / (h₀ − h₁) × 100% 计算，其中 h₀ 为初始厚度、h₁ 为限位器高度（压缩状态厚度）、h₂ 为恢复后厚度。注意分母 (h₀ − h₁) 就是“实际压缩量”，它由试样厚度和夹具限位共同决定。因此：

• 厚度偏差改变 h₀，在限位器固定时直接改变压缩率，使不同试样并非在同一应变条件下比较；
• 端面平行度偏差使试样在压缩时厚度方向受力不均，局部过压/欠压，恢复后 h₂ 的测量位置不同会得到不同读数，重复性变差；
• 两者叠加时，误差不会简单相加，而是通过“压缩率漂移 + 恢复高度分散”两条路径同时进入结果。

本案例的做法是：先制备三组厚度不同、一组平行度超差的试样，用同一套限位夹具在相同温度时间下做对比试验，再用“名义压缩率—实测压缩率”和“h₂ 极差”两个指标量化影响，最后给出可执行的公差控制线。

试样制备与测量：把“偏差”做成可控变量

取同一批硫化胶片（建议同一张压片、同一硫化周期），用裁刀冲切 Ø29 mm 圆柱试样。为让厚度成为唯一变量，B、C 组通过研磨减薄/叠加同材质薄片后热压整平的方式获得目标厚度，A、B、C 三组端面平行度均控制在 0.02 mm 以内；D 组保持 10.00 mm 名义厚度，但人为研磨出 0.05 mm 的楔形量，作为平行度超差组。

测量要点：

1. 用分辨率 0.001 mm 的厚度计，在试样圆周均布三点（相隔 120°）测厚，取算术平均作为 h₀，同时记录三点极差作为平行度表征量；
2. 平行度以“三点厚度极差”近似，D 组应能测出约 0.05 mm 的极差，A/B/C 组应 ≤0.02 mm；
3. 每组 5 件，编号后随机分配装夹位置，避免夹具位置系统误差混入组间差异。

压缩与恢复：同一夹具下的对比条件

采用例 2 设计的限位夹具，限位器高度 h₁ 按名义厚度 10.00 mm、压缩率 25% 设定为 7.50 mm。这样 A 组实际压缩率正好 25%，B 组为 (10.20−7.50)/10.20 ≈ 26.5%，C 组为 (9.80−7.50)/9.80 ≈ 23.5%——这正是我们要量化的“压缩率漂移”。

试验条件统一为 70 ℃ × 24 h，取出后在标准实验室环境（23 ℃）恢复 30 min 再测 h₂。恢复时间必须一致，否则 h₂ 会随恢复进程继续变化，掩盖平行度带来的分散。

示例数据与量化结果

下表为教学示例数据（假设值，用于演示判读方法，非实测）：

判读结论（基于示例数据）：

• 厚度路径：B、C 组 CS 相对 A 组分别偏移约 +1.0 和 −1.0 个百分点，与压缩率漂移方向一致，说明厚度公差主要通过改变实际压缩率造成系统性偏移；
• 平行度路径：D 组 CS 均值与 A 组接近（25.1% vs 25.0%），但 h₂ 极差达 0.062 mm，明显超过 0.05 mm 判据，说明平行度主要造成随机分散而非系统偏移；
• 因此控制策略不同：厚度靠“来料分选 + 按实测 h₀ 反算限位高度”消除系统偏移；平行度靠“端面研磨 + 三点测厚筛查”压分散。