I) Etapa de Preparação: Corte e Rebarbação
Antes do empilhamento, as grandes bobinas de aço silício orientado precisam ser processadas em folhas de formatos específicos.
• Corte longitudinal: A bobina de aço silício de orientação ampla é cortada em tiras de acordo com a largura projetada.
• Corte transversal e blanking: As tiras são então cortadas no comprimento projetado e formas especiais para as juntas (como furos escalonados, ranhuras em forma de V, etc.) são perfuradas, formando chapas individuais de aço silício semi-acabadas.
• Rebarbação: Este é um passo crítico. As bordas cortadas produzirão pequenas rebarbas. Se não forem removidas, essas rebarbas podem causar curtos-circuitos entre as folhas após o empilhamento, levando a um aumento acentuado na perda de correntes parasitas no núcleo e no aquecimento localizado. Normalmente, métodos de tombamento ou químicos são usados ​​para rebarbação.
• Camada de isolamento de revestimento: Para reduzir correntes parasitas entre chapas, a superfície das chapas de aço silício é revestida com uma camada muito fina de verniz isolante ou revestimento de fosfato.

II) Pré-empilhamento e Agrupamento de Folhas
Nesta etapa as folhas cortadas são divididas em “grupos” conforme desenhos para facilitar o empilhamento.
• Classificação e correspondência de chapas: Para seções transversais escalonadas (por exemplo, formatos cruciformes), chapas de aço silício de diferentes larguras precisam ser agrupadas por especificação. Ao mesmo tempo, é necessário garantir juntas sobrepostas escalonadas, o que significa que as posições das juntas das camadas adjacentes devem ser compensadas.
• Pré-posicionamento: Algumas linhas de produção utilizam ventosas magnéticas ou a vácuo para pré-alinhar um grupo de folhas em uma plataforma para facilitar a posterior coleta robótica.

III) Estágio Principal de Empilhamento
Esta é a etapa central, que é dividida em dois caminhos: empilhamento manual e empilhamento automatizado.

Método 1: Empilhamento manual tradicional (usado para núcleos especiais não padronizados, de pequenos lotes ou grandes)

1. Posicionamento de referência: Na plataforma de empilhamento, primeiro fixe os pinos ou blocos de posicionamento na parte inferior.

2. Empilhamento camada por camada: os trabalhadores colocam as chapas de aço silício de formatos diferentes nos pinos de posicionamento em sequência, de acordo com os desenhos, e batem suavemente nelas com um martelo de madeira para garantir que cada chapa esteja totalmente assentada. Após algumas camadas, a espessura total é verificada novamente.

3. Lapidação cruzada: O ponto chave no empilhamento manual é garantir estritamente que as juntas das camadas adjacentes sejam escalonadas. Por exemplo, se a junta da primeira camada estiver à esquerda, a junta da segunda camada deverá estar à direita, formando uma estrutura de “volta” para reduzir a relutância magnética.

4. Prensagem e medição: Após empilhar até uma determinada altura (por exemplo, a cada 100 mm), uma placa de pressão especial e um macaco são usados ​​para pré-prensagem, e a altura total é medida para verificar se atende às especificações do projeto. As folhas são adicionadas ou removidas a tempo para ajuste.

Método 2: Linha de produção de empilhamento totalmente automática (usada para produção em massa e fabricação padronizada)
Este é um equipamento padrão em grandes fábricas de transformadores modernas, e o processo é o seguinte:

1. Alimentação e inversão automáticas: Um braço robótico pega uma única chapa de aço silício da mesa de materiais e pode virá-la 180° para obter empilhamento alternado na frente e atrás, compensando assim o leve empenamento da própria chapa.

2. Posicionamento visual: um sistema de câmera captura os furos ou bordas de posicionamento na folha, calcula automaticamente o deslocamento e um braço robótico de alta precisão realiza a correção em nível de mícron nas três direções XY-θ.

3. Medição e compensação da espessura do laser: Após cada folha ser colocada, um telêmetro a laser mede a altura acumulada da pilha em tempo real. Se forem detectados erros cumulativos, o sistema realizará automaticamente uma leve compensação de espessura na próxima folha ou nas folhas subsequentes (utilizando a tolerância de espessura da própria folha) para garantir que a altura total final atenda ao requisito.

4. Aplicação de adesivo entre folhas (opcional): Para núcleos que exigem alta resistência mecânica, uma camada extremamente fina de adesivo estrutural pode ser aplicada entre as folhas durante o empilhamento para aumentar a rigidez geral e reduzir o ruído.

5. Armazenamento e transferência temporários automáticos: Após a conclusão de todo o empilhamento da laminação, toda a perna central é automaticamente movida para fora da estação de empilhamento e para o próximo processo.

 

IV) Modelagem e cura
Após a conclusão do empilhamento, o núcleo ainda está em um estado 'solto' e requer processamento adicional.
• Fixação e modelagem: Os cilindros hidráulicos aplicam uma pressão definida (normalmente 1–2 MPa) ao núcleo nas direções horizontal e vertical, espremendo o excesso de ar e adesivo entre as chapas e fazendo com que todas as chapas de aço silício estejam totalmente em conformidade. Ao mesmo tempo, placas de impulso laterais são usadas para corrigir a perpendicularidade das pernas centrais e das culatras.
• Cura (se for aplicado adesivo): Se tiver sido aplicado adesivo estrutural, o núcleo precisa ser colocado em um forno e aquecido de acordo com um perfil de temperatura específico (por exemplo, 80°C/1h + 120°C/2h) para curar o adesivo, mantendo permanentemente o estado empilhado.
• Bandagem ou soldagem: Finalmente, tiras de aço não magnéticas ou fita de tecido de vidro epóxi são usadas para unir firmemente as pernas do núcleo e as forquilhas, ou soldagem por pontos de arco de argônio é aplicada nas bordas (apenas em pontos de borda extremamente pequenos para evitar curtos-circuitos), formando uma montagem integral e firme.

Resumo
Em geral, o processo de empilhamento para núcleos orientados prossegue desde o corte e rebarbação de precisão, até a lapidação escalonada camada por camada (manual ou automatizada de alta precisão) e, finalmente, até a prensagem e cura em um circuito magnético completo com baixa perda, alta permeabilidade e baixo ruído. Entre estes, reduzir a relutância magnética da junta (através de lapidação escalonada) e controlar a perda de correntes parasitas (através de rebarbação e revestimento de isolamento) são os principais objetivos que percorrem todo o processo.