I) Fase di preparazione: taglio e sbavatura
Prima dell'impilamento, i grandi rotoli di acciaio al silicio orientato devono essere trasformati in fogli di forme specifiche.
• Taglio: la bobina di acciaio al silicio ad ampio orientamento viene tagliata in strisce in base alla larghezza progettata.
• Taglio trasversale e tranciatura: i nastri vengono poi tagliati alla lunghezza progettata e vengono fustellate forme speciali per i giunti (come fori a gradini, scanalature a V, ecc.), formando singole lamiere semilavorate di acciaio al silicio.
• Sbavatura: questo è un passaggio fondamentale. I bordi tagliati produrranno piccole bave. Se non rimosse, queste bave possono causare cortocircuiti tra i fogli dopo l'impilamento, portando ad un forte aumento della perdita di correnti parassite nel nucleo e al riscaldamento localizzato. Di solito, per la sbavatura vengono utilizzati metodi chimici o burattatura.
• Strato isolante di rivestimento: per ridurre le correnti parassite tra le lamiere, la superficie delle lamiere di acciaio al silicio è rivestita con uno strato molto sottile di vernice isolante o rivestimento di fosfato.

II) Pre-impilamento e raggruppamento dei fogli
In questa fase i fogli tagliati vengono divisi in 'gruppi' secondo i disegni per facilitare l'impilamento.
• Ordinamento e abbinamento delle lamiere: per sezioni trasversali a gradini (ad esempio, forme cruciformi), le lamiere di acciaio al silicio di diverse larghezze devono essere raggruppate per specifica. Allo stesso tempo è necessario garantire giunti a sovrapposizione sfalsati, il che significa che le posizioni dei giunti degli strati adiacenti devono essere sfalsate.
• Preposizionamento: alcune linee di produzione utilizzano ventose magnetiche o a vuoto per preallineare un gruppo di fogli su una piattaforma per facilitare il successivo prelievo robotizzato.

III) Fase principale di impilamento
Questa è la fase principale, divisa in due percorsi: impilamento manuale e impilamento automatizzato.

Metodo 1: impilamento manuale tradizionale (utilizzato per nuclei speciali non standard, in lotti piccoli o di grandi dimensioni)

1. Posizionamento del riferimento: sulla piattaforma di impilamento, fissare innanzitutto i perni o i blocchi di posizionamento nella parte inferiore.

2. Impilamento strato per strato: i lavoratori posizionano i fogli di acciaio al silicio di forma diversa sui perni di posizionamento in sequenza secondo i disegni e li picchiettano delicatamente con un martello di legno per garantire che ciascun foglio sia completamente inserito. Dopo ogni pochi strati, lo spessore totale viene ricontrollato.

3. Lappatura incrociata: il punto chiave nell'impilamento manuale è garantire rigorosamente che le giunzioni degli strati adiacenti siano sfalsate. Ad esempio, se la giunzione del primo strato è a sinistra, la giunzione del secondo strato dovrebbe essere a destra, formando una struttura a 'sovrapposizione' per ridurre la riluttanza magnetica.

4. Pressatura e misurazione: dopo l'impilamento fino ad una certa altezza (ad esempio ogni 100 mm), vengono utilizzati una speciale piastra di pressione e un martinetto per la prepressatura e l'altezza totale viene misurata per verificare se soddisfa le specifiche di progettazione. I fogli vengono aggiunti o rimossi in tempo per la regolazione.

Metodo 2: linea di produzione di impilamento completamente automatica (utilizzata per la produzione di massa e la produzione standardizzata)
Questa è l'attrezzatura standard nelle moderne fabbriche di trasformatori di grandi dimensioni e il processo è il seguente:

1. Alimentazione e ribaltamento automatici: un braccio robotico preleva un singolo foglio di acciaio al silicio dal tavolo del materiale e può ruotarlo di 180° per ottenere un'impilatura alternata fronte-retro, compensando così la leggera deformazione del foglio.

2. Posizionamento visivo: un sistema di telecamere cattura i fori o i bordi di posizionamento sul foglio, calcola automaticamente l'offset e un braccio robotico ad alta precisione esegue la correzione a livello di micron nelle tre direzioni XY-θ.

3. Misurazione e compensazione dello spessore laser: dopo aver posizionato ciascun foglio, un telemetro laser misura l'altezza della pila accumulata in tempo reale. Se vengono rilevati errori cumulativi, il sistema eseguirà automaticamente una leggera compensazione dello spessore nel foglio successivo o nei fogli successivi (utilizzando la tolleranza dello spessore del foglio) per garantire che l'altezza totale finale soddisfi i requisiti.

4. Applicazione di adesivo tra i fogli (opzionale): per i nuclei che richiedono un'elevata resistenza meccanica, è possibile applicare uno strato estremamente sottile di adesivo strutturale tra i fogli durante l'impilamento per migliorare la rigidità complessiva e ridurre il rumore.

5. Stoccaggio e trasferimento temporanei automatici: una volta completato l'impilamento di tutta la laminazione, l'intera gamba del nucleo viene automaticamente spostata fuori dalla stazione di impilamento e nel processo successivo.

 

IV) Modellazione e stagionatura
Una volta completato l'impilamento, il nucleo è ancora in uno stato 'sciolto' e richiede ulteriore lavorazione.
• Bloccaggio e modellatura: i cilindri idraulici applicano una pressione impostata (tipicamente 1–2 MPa) al nucleo sia dalla direzione orizzontale che verticale, spremendo l'aria in eccesso e l'adesivo tra i fogli e rendendo tutti i fogli di acciaio al silicio completamente conformi. Allo stesso tempo, le piastre di spinta laterali vengono utilizzate per correggere la perpendicolarità delle gambe e dei gioghi del nucleo.
• Indurimento (se è applicato l'adesivo): se è stato applicato un adesivo strutturale, il nucleo deve essere collocato in un forno e riscaldato secondo un profilo di temperatura specifico (ad esempio, 80°C/1h + 120°C/2h) per polimerizzare l'adesivo, mantenendo permanentemente lo stato impilato.
• Fascettatura o saldatura: infine, vengono utilizzate cinghie di acciaio non magnetiche o nastri in tessuto di vetro epossidico per fasciare saldamente le gambe e i gioghi del nucleo, oppure viene applicata una saldatura a punti ad arco di argon sui bordi (solo in punti estremamente piccoli per evitare cortocircuiti), formando un gruppo solido e integrale.

Riepilogo
In generale, il processo di impilamento per nuclei orientati procede dal taglio e sbavatura di precisione, alla lappatura sfalsata strato per strato (manuale o automatizzata ad alta precisione) e infine alla pressatura e all'indurimento in un circuito magnetico completo con bassa perdita, alta permeabilità e basso rumore. Tra questi, la riduzione della riluttanza magnetica dei giunti (attraverso la lappatura sfalsata) e il controllo delle perdite di correnti parassite (attraverso la sbavatura e il rivestimento isolante) sono gli obiettivi principali che percorrono l'intero processo.