MXPA06004066A - Metodo de recubrimiento de deposicion termica - Google Patents

Abstract

Un proceso para el recubrimiento de deposición térmica de una pieza de trabajo, el proceso comprende las etapas de:(c) un recubrimiento de deposición térmicamente en una superficie metálica de una pieza de trabajo de una cabeza de deposición donde por lo menos una condición seleccionada del grupo de:elíndice de deposición de recubrimiento sobre la superficie, movimiento relativo entre la superficie y la cabeza de deposición y elíndicede aplicación de refrigerante criogénico sobre la pieza de trabajo es controlable;(d) Temperaturas medidas simultáneamente y sustancialmente en una pluralidad de puntos sobre la superficie metálica de la pieza de trabajo. (C) determinar una temperatura promedio de las temperaturas medidas en la etapa (b);(d) comparar las temperaturas promedio con una temperatura mínima seleccionada y una temperatura máxima preseleccionada para la pieza de trabajo;y (e) ajustar por lo menos una de las condiciones controlables si la temperatura promedio no esta entre las temperatura mínima seleccionada y la temperatura máxima preseleccionada para la pieza de trabajo. Desviaciones estándar de todas las lecturas de temperatura y controlar la velocidad de movimiento relativo entre la cabeza de deposición de recubrimiento térmica y la pieza de trabajo provista otra mejora para obtener temperaturas de uniformidad sobre la superficie de trabajo.

Description

MÉTODO DE RECUBRIMIENTO DE DEPOSICIÓN TÉRMICA ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Se conocen procesos para aplicar varios recubrimientos tales como metálicos, de aleación, de cerámica y compuestos a una variedad de sustratos para formar productos componentes usando métodos de recubrimiento de deposición térmica. Tales procesos se emplean para mejorar las propiedades del sustrato tales como dureza, resistencia a la corrosión, resistencia al calor, porosidad de superficie y los similares. Las operaciones de recubrimiento de deposición térmica ejemplares incluyen: rociado de oxi-combustible de alta velocidad (HVOF) y rociado de aire-combustible de alta velocidad (HVAF) , rocío de plasma DC y RF en atmósfera de aire, cámara de vacío y/o cámara de gas inerte, rociado de arco eléctrico (alambre doble e individual) , recubrimiento o revestimiento de polvo por láser, operaciones de recubrimiento de arco transferido tal como el recubrimiento de polvo de arco transferido en plasma y la deposición sobrepuesta con soldadura, y así sucesivamente. Las operaciones de recubrimiento de deposición térmicas depositan un material de recubrimiento precalentado y/o fundido sobre la superficie de un sustrato. En el proceso de recubrimiento, pasos múltiples de una cabeza de deposición térmica se hacen sobre la superficie de la pieza de trabajo cada paso que deposita una capa de material de recubrimiento.

Una cantidad significante de energía, típicamente manifestada como calor, se requiere para depositar térmicamente el material de recubrimiento sobre la pieza de trabajo y una porción de esta energía por lo menos es llevada parcialmente a la pieza de trabajo. El control de temperatura inadecuado durante la deposición térmica frecuentemente, conduce al recubrimiento y sobrecalentamiento de la pieza de trabajo, degradación térmica y esfuerzos térmicos perjudiciales debido a un desajuste de los coeficientes de contracción térmica entre el recubrimiento y la superficie del sustrato. Cuando el daño ocurre a través del sobrecalentamiento, el esfuerzo térmico y los similares, los recubrimientos resultantes se pueden adherir pobremente, o aun fracturarse. La remoción de calor de la pieza de trabajo durante el recubrimiento de deposición térmico es crítica y una de las maneras más populares de practicar la remoción de calor durante la operación de recubrimiento de deposición térmica es introducir interrupciones en el ciclo de proceso de modo que el calor acumulado es disipado a los alrededores. Los chorros de aire de enfriamiento frecuentemente se utilizan para compensar la pérdida de la productividad del proceso debido a tal práctica pero (a) el enfriamiento con aire usualmente es .insuficiente y (b) el oxígeno junto con la humedad residual y los hidrocarburos presentes en el aire de enfriamiento frecuentemente son perjudiciales a la calidad del recubrimiento . La búsqueda para métodos de remoción de calor efectivos en términos de refrigerantes para maximizar la calidad del recubrimiento en el componente resultante y/o la productividad del proceso conducen al desarrollo de enfriamiento con gas refrigerado y criogénico. Mientras que los métodos de enfriamiento criogénico ofrecen un aumento significante en la habilidad para remover rápido el calor, ellos se utilizan raramente en la industria de recubrimiento de deposición térmica debido a una dificultad incrementada aun adicional, o un margen más reducido para error, en controlar la temperatura, es decir, incrementar el calor y la uniformidad térmica dentro de la pieza de trabajo durante el recubrimiento . Artículos y patentes representativas que ilustran los procesos de recubrimiento de deposición térmica, algunos que incluyen el uso de refrigerantes criogénicos, son como sigue: Nuse, J.D. y Fal ows i, J.A. Surface Finishing of Tungsten Carbide Cobait Coatings Applied by HVOF for Chrome Replacement Application,. Aerospace/Airline Plating and Metal Finishing Forum, Cincinnati, OH, 27 de Marzo del 2000, divulgan el uso de HVOF para la aplicación de recubrimientos de carburo de tungsteno en sustratos para proa y tren de aterrizaje para aeronaves como un reemplazo para los recubrimientos basados en cromo. Stokes, J. y Looney, L., HVOF System Defini tion to Maximise the Thickness of Formed Substrates, Proceedings of the International Conference on Advances in Materials and Processing Technologies (AMPT '99), Dublin, Ireland, 3-6 de agosto de 1999, pp. 775-784, divulgan el uso de HVOF para aplicar depósitos de circonia estabilizados con alúmina-calcia, depósitos de CoNiCrAlY y depósitos de carburo utilizando dióxido de carbono como un refrigerante. Se determinaron los efectos de la distancia de rociado y enfriamiento forzado. Lucchese, P., y colaboradores, Optimization of Robotic Trajectories in the Atmosphere and Temperature Controlled Plasma Spray Process on Ceramic Substrate Osing Heat Flow Modelling" , Proceedings of the 1993 National Thermal Spray Conference, Anaheim, CA, 7-11 de junio de 1993, pp. 231-239 divulgan el uso de rociado de plasma de atmósfera y temperatura controladas utilizando el argón líquido como un refrigerante. Se roció un polvo refractario sobre una pieza de trabajo de cerámica rotable con una trayectoria robótica. Una cámara IR de grabación colocada en el área de rociado de plasma se utilizó para medir la temperatura contra el tiempo y el uso de esos resultados para reducir los flujos de calor y evitar la destrucción del sustrato y el recubrimiento. La US 6,740,624 Bl y EP 0 960 955 Al) divulgan un método para proporcionar un recubrimiento de óxidos de metal sobre un sustrato en un espesor generalmente mayor que 5 mm mediante el rociado de flama o de plasma. El enfriamiento criogénico del lado posterior del sustrato se realiza durante el rociado térmico. El uso de un sensor infrarrojo de punto individual asociado con una fuente refrigerante criogénica de punto individual se sugiere con la opción adicional de la multiplicación de tales pares de sensor-fuente criogénica sobre la superficie del sustrato. La US 6,648,053 B2, WO 02/083971 Al, WO 02/083972 Al y EP-1 038 987 Bl, divulgan el uso de métodos y aparatos de control térmico basados en la temperatura de superficie detectada, libre de refrigerante para una formación de rocío de arco eléctrico de depósitos gruesos (lingotes) en una celda de rocío automatizada utilizando un sustrato de cerámica de aislamiento térmico, caracterizado por la distorsión y esfuerzos internos reducidos. La detección de la temperatura de superficie divulgada es basada sobre el mapeo bi-dimensional, de tiempo real de la superficie depositada con rocío utilizando una cámara termográfica o de termoformación de imagen (termo-visión) , de medición ultipuntos. El algoritmo de control del proceso sincroniza las coordenadas de la cámara termográfica con las coordenadas del rociador robótico, y cuando las manchas o puntos de calor se desarrollan sobre la superficie de la pieza de trabajo tales manchas de calor se eliminan al controlar la cantidad de material rociado sobre estas áreas de manchas de calor mediante la manipulación de la velocidad trasversal y ubicación de la pistola de formación de rocío robótica. BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN Esta invención se relaciona a una mejora en un proceso para la deposición térmica de recubrimientos sobre una pieza de trabajo comprendida de una superficie de sustrato térmicamente conductiva que emplea un refrigerante criogénico como un auxiliar para la remoción de calor durante el recubrimiento de deposición térmica de la pieza de trabajo. La invención es un proceso para el recubrimiento de deposición térmica de una pieza de trabajo, el proceso que comprende las etapas de : (a) depositar térmicamente un recubrimiento sobre una superficie térmicamente conductiva de una pieza de trabajo desde una cabeza de deposición en donde por lo menos una condición seleccionada del grupo de: índice de deposición de recubrimiento, velocidad relativa entre la superficie y la cabeza de deposición, y el índice de refrigerante criogénico es controlable durante el proceso; (b) sustancialmente medir de manera simultánea temperaturas en una pluralidad de puntos sobre la superficie de la pieza de trabajo; (c) determinar una temperatura promedio de las temperaturas medidas en la etapa (b) ; (d) comparar la temperatura promedio a una temperatura mínima seleccionada y una temperatura máxima preseleccionada para la pieza de trabajo; y (e) ajustar automáticamente por lo menos una de las condiciones controlables si la temperatura promedio no está entre la temperatura mínima preseleccionada y la temperatura máxima preseleccionada para la pieza de trabajo. Esta etapa se realiza mientras que se continúa depositando térmicamente el recubrimiento, y luego las etapas de proceso se repiten. En una segunda modalidad de la invención, los esfuerzos locales se minimizan en la pieza de trabajo recubierta que típicamente son causados por las temperaturas no uniformes entre varias porciones de la pieza de trabajo debido a la geometría de la pieza de trabajo, la aplicación de refrigerante no óptima, y otros, los parámetros no optimizados del proceso de deposición térmica. Esto puede ser realizado al calcular la desviación estándar de todas las lecturas de temperatura y al controlar el movimiento relativo (velocidad) entre la cabeza de deposición de recubrimiento térmico y la pieza de trabajo en respuesta a valores predeterminados para la desviación estándar. La segunda modalidad incluye las etapas (a) a la (e) anteriores y las etapas adicionales de: (f) determinar la desviación estándar entre la temperatura promedio y una acumulación de temperaturas medidas : (g) comparar la desviación estándar a una primera desviación estándar preseleccionada, SI; y (h) ajustar automáticamente por lo menos una de las condiciones controlables si tal desviación estándar es mayor que la primera desviación estándar preseleccionada, SI. Esta etapa se realiza mientras que se continúa depositando térmicamente el recubrimiento. Luego las etapas del proceso se repiten. En la tercera modalidad de esta invención se incluyen las etapas adicionales de: (i) comparar la desviación estándar a una segunda desviación estándar preseleccionada, S2; y (j ) suspender automáticamente el índice de deposición de recubrimiento si la desviación estándar es mayor que una segunda desviación estándar preseleccionada S2. Las etapas (i) y (j) se pueden realizar antes o después de las etapas (f) , (g) y (h) . Luego las etapas de proceso se pueden repetir. Las ventajas se pueden lograr basadas en el proceso de control para formar recubrimientos sobre sustratos térmicamente conductivos mediante los métodos de recubrimiento de deposición térmica que emplean refrigerantes criogénicos y ellos pueden incluir uno o más de lo siguiente: una habilidad para lograr índices de producción de recubrimiento excelentes sin el riesgo de sobrecalentar y dañar térmicamente el material de sustrato; una habilidad para producir recubrimientos uniformes, muy adherentes sobre piezas de trabajo mientras que se minimizan los esfuerzos internos perjudiciales entre el recubrimiento y la superficie de sustrato en la pieza de trabajo recubierta; una habilidad para proporcionar el control de temperatura para las operaciones difíciles de controlar que implican el medio refrigerante criogénico, que también puede incluir simplicidad de la implementación en el medio ambiente de producción, medición térmica confiable a pesar de varios contratiempos de proceso momentáneos, y la aceptación de la medición de sensor tanto de contacto como no de contacto; y, una habilidad para emplear las entradas mezcladas desde los dispositivos de detección de diferencia de temperatura. BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La Fig. 1 es una vista de una operación de recubrimiento de deposición térmica recíproca, simplificada que ilustra la medición de temperatura de punto individual. La Fig. 2 es una gráfica de la medición de temperatura de punto individual de la interfaz entre la pieza de trabajo y el recubrimiento contra el tiempo que ilustra un ciclo de temperatura en la operación de deposición térmica mostrada en la Fig. 1. La Fig. 3 es un sistema que se puede utilizar en el proceso de esta invención que muestra diversas configuraciones y colocación de los distribuidores de refrigerante criogénico en un proceso de deposición térmica. La Fig. 4 es un sistema que se puede utilizar en el proceso de esta invención que muestra una modalidad del recubrimiento de deposición térmica, enfriamiento criogénico y sistemas de control para una pieza de trabajo cilindrica. La Fig. 5 es una modalidad de una matriz de grabación de entrada de temperatura útil en el proceso de esta invención. La Fig. 6 es un diagrama de flujo de una modalidad del proceso de control de enfriamiento de esta invención que muestra dos bloques lógicos para tanto el control de calor como el control de temperatura uniforme. DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Los procesos de esta invención son útiles en cualquiera de las operaciones de recubrimiento de deposición térmica incluyendo: rociado de oxi-combustible a alta velocidad (HVOF) y rociado de aire-combustible a alta velocidad (HVAF) , rocío de plasma DC y RF en atmósfera de aire, cámara de vacío y/o cámara de gas inerte, rociado de arco eléctrico (alambre doble e individual) , recubrimiento o revestimiento de polvo por láser, operaciones de recubrimiento de arco transferida tal como recubrimiento de polvo de arco transferido en plasma y deposición sobrepuesta con soldadura. Para facilitar un entendimiento de los conceptos que conducen a la invención, la referencia se hace a los dibujos. La Figura 1 representa una operación de revestimiento de deposición térmica simplificada en donde un material de revestimiento en temperatura elevada se aplica a una pieza de trabajo. En la Fig. 1, una pieza de trabajo 2 comprendida de una superficie de sustrato de la pieza de trabajo 3 se recubre con un material de recubrimiento 4 depositado desde la cabeza de deposición térmica 6. La cabeza de deposición térmica 6 está alternada entre el punto a y el punto b sobre la superficie 3 de la pieza de trabajo 2 y el material de recubrimiento 4 se aplica sobre la superficie 3 de la pieza de trabajo 2 a lo largo de la línea ab. Esto significa que el tiempo de recorrido (recorrido t) de a a b es mucho menor que el tiempo requerido para completar la operación de recubrimiento completa. Así, la práctica industrial generalmente requiere varios escaneos o alteraciones de la cabeza térmica 6 para producir un recubrimiento que tiene un espesor seleccionado sobre las áreas preseleccionadas de la pieza de trabajo o sobre la superficie completa 3 de la pieza de trabajo 2. Un refrigerante criogénico 8 se suministra desde un suministro de refrigerante 10 a la superficie 3 de la pieza de trabajo 2 para asistir en la remoción de calor conforme la pieza de deposición térmica se mueva del punto a al punto b. El proceso se invierte conforme la cabeza de deposición térmica se mueva del punto b al punto a. La remoción rápida de calor de la pieza de trabajo 2 permite los índices de producción incrementados al mantener la temperatura total abajo en una temperatura máxima de diseño preseleccionada (Tmaxi) y arriba de una temperatura mínima (T ini) para la pieza de trabajo. Las lecturas de la temperatura instantáneas se graban mediante el par térmico 12. La Tmaxi y la Tmini se ajustan "arbitrariamente" mediante el operador del sistema de recubrimiento de rocío térmico basado sobre la geometría de componente y consideraciones de material. Por ejemplo, la- Tmini usualmente se ajusta exactamente arriba del punto de ebullición del agua en los procesos de rocío térmico basados sobre la combustión del calentamiento, por ejemplo, rociado HVOF (oxi-combustible a alta velocidad) con la flama H2 o la flama de hidrocarburo. Otras consideraciones podrían ser utilizadas para ajustar la Tmini en el caso del recubrimiento de rocío en plasma en la cámara de vacío. La Tmaxi usualmente se ajusta en el nivel que previene la degradación termomecánica del material de sustrato. Si un componente de acero templado de baja temperatura y tratado con calor está térmicamente recubierto con rocío, la Tmaxi se puede ajustar en el nivel de 200 a 300 grados C para prevenir la suavidad del material no deseada. Un procedimiento similar se puede utilizar en preajustar la Tmaxi para aleaciones de aluminio envejecidas, componentes de compuesto de polímero, y componentes de geometría compleja que tienden a concentrar los esfuerzos térmicos de daño. El uso del término "cabeza térmica" significa la parte del dispositivo de recubrimiento térmico de la cual el material que va hacer recubierto sobre la superficie de la pieza de trabajo sale del dispositivo del recubrimiento térmico para recubrir la superficie de la pieza de trabajo. La cabeza térmica incluye pistolas de rociado térmicas (e incluye HVOF, APS, VPS, rocío de arco, flama, etc.) así como antorchas de soldar MIG que se pueden utilizar para el recubrimiento sobrepuesto con soldadura, sistemas de recubrimiento de rocío de polvo en láser, polvo PTA y sistemas de recubrimiento de alambre (un híbrido de plasma y soldadura) y los similares. Los refrigerantes criogénicos representativos (refrigerantes que tienen una temperatura abajo de -70°C abajo de -100°C), que se pueden utilizar en el proceso de deposición térmica que involucra hacer salir en chorro por lo menos un porción del refrigerante sobre la superficie de la pieza de trabajo recubierta, parcialmente recubierta, y/o todavía que va hacer recubierta 3, incluyen refrigerantes inertes, por ejemplo, gases nobles tales como argón o helio para todos los tipos de materiales de recubrimiento, nitrógeno para la mayoría de recubrimientos metálicos, de carburo, nitruro y boruro, y, opcionalmente dióxido de carbono, o aire para no oxidantes, usualmente recubrimientos que contienen óxido tales como alúmina, zirconio, titania, hidroxiapatita, perovskitas, etc. La situación infrecuente cuando un refrigerante de gas noble más bien nitrógeno, aun si es criogénico se debe utilizar con metales que implican el rociado de titanio, tántalo, magnesio y recubrimientos de metal reactivos similares que forman rápidamente nitruros. Los materiales de recubrimiento térmicamente depositados adecuados para la práctica de la invención se seleccionan del grupo de metales, aleaciones, compuestos inter-metálicos, cerámicas de óxido, carburo, boruro y nitruro, compuestos, y cualquiera de sus combinaciones. El refrigerante puede ser un líquido o gas o ambos. La Figura 2 es una gráfica de la temperatura instantánea medida por el par térmico 12 contra el tiempo conforme la pieza de deposición térmica 6 mostrada en la Fig. 1 deposita el material de recubrimiento 4 entre los puntos a y b en ausencia del refrigerante. En una operación de recubrimiento de deposición térmica, las temperaturas máximas representadas en los puntos de temperatura, máximo T 20, se generan con cada paso sobre el par térmico. Conforme la cabeza de deposición térmica se mueve lejos del par térmico, la temperatura de la pieza de trabajo en el par térmico disminuye como un resultado de la disipación dentro de la pieza de trabajo 2 por la vía de la conducción, por la radiación y por la convección dando por resultado una temperatura mínima más baja 22. La línea Taver 24 es una temperatura promedio calculada. (Su significancia se describe en los párrafos subsecuentes con respecto a la invención) . El designio, para la temperatura máxima preseleccionada para la pieza de trabajo, se designa Tmaxi 25, y el designio, de la temperatura mínima preseleccionada para la pieza de trabajo, se designa Tmini 27. La Tmaxi es la temperatura máxima preferida para la pieza de trabajo en el sistema de recubrimiento y la Tmini es la temperatura máxima preferida para la pieza de trabajo en el sistema de recubrimiento. Como es mostrado en la Figura 2, la temperatura del sistema rápidamente se mueve arriba de la Tmaxi, por lo tanto el revestimiento no será como es deseado, y/o puede ser defectuoso. El método de deposición ilustrado en la Fig. 1 usa una medida de temperatura de fuente individual que no puede ser adecuada para resolver los problemas de la remoción de calor de la pieza de trabajo 2 y las temperaturas no uniformes en varios puntos de la pieza de trabajo que pueden estar arriba de la Tmaxi o debajo de la Tmini. Por otra parte el uso de un sensor de temperatura de punto fijo no dirige los diversos contratiempos de medida de proceso momentáneos, incluyendo la ubicación del sensor térmico (con respecto a la cabeza de deposición térmica en el punto de tiempo de la toma de la medida de temperatura) , y los sensores de temperatura de sobre-reacción. La detección de temperatura de sobre-reacción puede ser causada por el sobresombreado y el blindado de los sensores de temperatura mediante la pluma de rocío, polvo, vapor criogénico o nube de hielo, la cabeza de deposición térmica transversal sola y la pluma de material caliente. La detección de la temperatura de sobre-reacción también se puede causar por cambios localizados en la emisividad y campos térmicos de la superficie de la pieza de trabajo, que es una función de ubicación sobre la superficie de la pieza de trabajo, y el tiempo de medida o medición. El dato de la entrada térmica típicamente generado utilizando el método de temperatura de fuente individual presentado en la Figura 2, anteriormente, condujo al Solicitante al reconocimiento de que: la temperatura de una pieza de trabajo durante la operación de recubrimiento se debe representar de una manera más uniforme que la anterior, a fin de ser capaz de utilizarla para propósitos de control; el uso de una superficie de sustrato térmicamente conductiva, es decir, una pieza de trabajo térmicamente conductiva o la superficie de la pieza de trabajo, será necesario igualar los gradientes térmicos locales generados sobre la superficie de la pieza de trabajo durante el recubrimiento térmico; y, lectura sustancialmente simultánea de las temperaturas de superficie en áreas múltiples y promediarlas sería útil para controlar un proceso de deposición. La integridad y adhesión de los recubrimientos térmicos, que están afectados por los gradientes de temperatura locales y temporales generados sobre la superficie de la pieza de trabajo durante el recubrimiento térmico, depende principalmente en la expansión o contracción a gran escala de la limitación de la pieza de trabajo completa debido a un desajuste entre los coeficientes de expansión térmica de la pieza de trabajo y el material de recubrimiento. La expansión y contracción a gran escala de la minimización requiere mantener la temperatura promedio de la pieza de trabajo entre la Tmini y la Tmaxi. La presente invención se proporciona para el uso de un sustrato térmicamente conductivo, que puede ser metálico, como la pieza de trabajo que va a ser recubierta y en algunas modalidades el espesor de recubrimiento total se puede colocar en pasos múltiples sobre la superficie del sustrato de la pieza de trabajo, será menor que dos veces el espesor del sustrato en su sección cruzada más delgada. Establecido de otra manera, el sustrato térmicamente conductivo es por lo menos dos veces más grueso en su sección cruzada más delgada que el espesor del revestimiento depositado resultante. Otro aspecto de la presente invención es que substancialmente usan de manera simultánea las entradas de temperatura de contacto o no de contacto múltiples para el control de proceso y, mientras que utilizan, el promedio de sus lecturas momentáneas de la temperatura de superficie de la pieza de trabajo sobre un período de tiempo predeterminado y sobre una área de superficie predeterminada. En el desarrollo de un proceso de control para la deposición térmica de materiales de recubrimiento sobre un sustrato térmicamente conductivo el Solicitante determinó que si uno midió sustancialmente las temperaturas de superficie de manera simultánea sobre un área significante de la pieza de trabajo, promedió las temperaturas y gráfico el promedio de las lecturas de temperatura (Taver) , la temperatura promedio de la superficie de la pieza de trabajo subiría rápido pero uniformemente durante el proceso de deposición como es mostrado en la línea 24 en la Fig. 2. En esta invención la Tavg se puede controlar de modo que la temperatura promedio de la pieza de trabajo estará entre una temperatura máxima preseleccionada, Tmaxi 25 y una temperatura mínima preseleccionada Tmini. A partir de esto se concluyó que una simple pero efectiva medida de la temperatura de la pieza de trabajo en los puntos múltiples, y calculación de una temperatura promedio de la pieza de trabajo, la Tavg, podría ser utilizada para el control de por lo menos uno de lo siguiente: el gasto de flujo del refrigerante criogénico sobre la pieza de trabajo, la proporción de deposición de recubrimiento sobre la superficie de la pieza de trabajo, y/o la velocidad relativa entre la superficie y la cabeza de deposición. La proporción de deposición es la cantidad de material expedida desde la cabeza de deposición por tiempo unitario en el proceso de deposición térmico. El promedio y medio térmico será utilizando intercambiablemente en la presente, a menos que de otra manera se indique. Una mejora en los conceptos básicos conducen al promedio de temperatura (determinación del medio) y ajustar el flujo de refrigerante criogénico (o proporción de deposición de recubrimiento sobre la superficie de la pieza de trabajo, o velocidad relativa entre la superficie de la pieza de trabajo y la cabeza de deposición) donde Taver (medio de las lecturas de temperatura de multi-áreas) permanece arriba de una temperatura baja preseleccionada, Tmini, y abajo de una temperatura alta preseleccionada, Tmaxi, para minimizar los esfuerzos locales térmicamente inducidos entre el recubrimiento y la superficie del sustrato de la pieza de trabajo y proteger la pieza de trabajo del daño térmico localizado, que reside en crear uniformidad de temperatura dentro del sustrato y recubrir las superficies. Una no uniformidad persistente de la temperatura dentro de la superficie de la pieza de trabajo puede ser causada por variables tales como la geometría de la pieza de trabajo, aplicación del refrigerante no óptima, y otros, parámetros no perfeccionados del proceso de deposición térmico. Por lo tanto, en otra modalidad del proceso de la invención, la desviación estándar del medio de las lecturas de temperatura de multi-áreas acumulativas serán determinadas y se dejarán para control mejorado debido a que el medio de las lecturas de temperatura de multi-áreas sola es incapaz de detectar cursos de plazos más largos en la evolución de la temperatura durante el proceso de recubrimiento y/o fluctuaciones de temperatura excesivas dentro de la superficie de la pieza de trabajo y el recubrimiento. Las mecánicas en los métodos de control del proceso mejorado de esta invención, ilustradas en la Fig. 3-6, involucran, como una primera etapa, la toma de las lecturas de área de temperatura, individual del multisensor (SAR) , substancialmente a través de la anchura de longitud, diámetro, u otras dimensiones de la superficie de la pieza de trabajo 2, incluyendo el borde y las áreas del punto medio.

(El uso de la longitud de cursos y anchura para describir dimensiones de la pieza de trabajo no son limitativas, debido a que se entiende que el proceso de esta invención se puede utilizar para piezas de trabajos que tienen cualquier forma y que otros cursos dimensionales se pueden sustituir por las longitudes y anchura de los cursos) . Por ejemplo, la ubicación de las medidas de temperatura del borde se identifica como puntos c-i y k en la Fig. 3 o ?-F en la Fig. 4. Estas medidas de temperatura sustancialmente se miden de manera simultánea en cada etapa de tiempo, recolectadas formando una lectura de multi-áreas (MRR) , y luego promediada. La etapa de tiempo es el intervalo de tiempo entre la medida sustancialmente simultánea de la temperatura que cruza la superficie de la pieza de trabajo que va hacer recubierta. La etapa de tiempo dependerá del tiempo total necesitado para recubrir una pieza de trabajo utilizando el proceso de esta invención, pero puede ser por ejemplo 0.1 a 5 segundos o _0.5 a 1.0 segundos. El promedio, y más precisamente, el medio de las lecturas de temperatura de multi-áreas tomadas en un medio designado, etapa de tiempo (MRR) , como es establecido hasta ahora, se utiliza para controlar uno o más de lo siguiente: gasto de flujo del refrigerante criogénico, la proporción de deposición del recubrimiento sobre la superficie de la pieza de trabajo, y/o la velocidad relativa entre la superficie y la cabeza de deposición, y mantener el Taver entre la Tmaxi y la Tmini. En una segundo etapa de método control de proceso mejorado, la desviación estándar se utiliza como un mecanismo para control de temperatura. En esta etapa, un cierto tiempo de umbral (ts) se establece después de que los valores de lectura de área individual medidos en un comienzo de etapa de tiempo (cada uno) para ser utilizado para calculación no solo de cada MRR (filas individuales a lo largo en la Fig. 5) sino también de una matriz de lectura de multi-áreas acumulativa, designada CMRR (dentro de dos dimensiones como es mostrado en al Fig. 5) . La población de matriz de lectura de multi-áreas acumulativas completas con todos los valores de matriz de lectura de multi-áreas acumulativos CMRR se actualiza continuamente (expandiendo verticalmente) y se utiliza para la calculación de desviación estándar con cada nueva etapa de tiempo que pasa el tiempo de umbral. Con esta matriz de datos bi dimensional, la desviación estándar de las lecturas de temperatura medida sobre un ciclo de deposición de recubrimiento, designada S (CMRR) se puede calcular. Una vez que la desviación estándar S (CMRR) ha sido calculada, se puede utilizar para comparar las desviaciones estándares de control previamente determinadas y establecidas. Por ejemplo, podría ver dos desviaciones estándares de control establecidas designadas SI y S2, donde S2 es más grande que SI; sin embargo en otras modalidades podría ser 1 o cualquier número de desviaciones estándares de control. Por ejemplo en que dos desviaciones estándares de control se utilizan, la desviación estándar calculada se compara a SI y S2 y si el valor de S (CMRR) es más grande que los valores preseleccionados, por lo menos una de las acciones siguientes se puede ejecutar: [1] el movimiento relativo (velocidad) entre la cabeza de deposición térmica y la superficie de la pieza de trabajo se puede acelerar, la proporción de deposición del recubrimiento sobre la superficie se puede disminuir, y la proporción de aplicación del refrigerante criogénico sobre la pieza de trabajo se puede incrementar o [2] la deposición del material de recubrimiento puede ser temporalmente suspendida. En una modalidad la opción [1] se puede utilizar si S (CMRR) es más grande que SI pero más pequeña que S2 y la opción [2] se puede utilizar si S (CMRR) excede ambas SI y S2. Valores de desviación estándar bajos de las lecturas de multi-áreas acumulativas S (CMRR) , es decir, abajo de Si, son deseadas debido a que esto indica una uniformidad térmica, confirmada de lapso de tiempo del sustrato (buena propagación de calor) , asegurando una calidad de recubrimiento aceptable y riesgo mínimo de una pieza de trabajo y superficie de recubrimiento localmente sobrecalentada (o sobre-enfriada) y sometida a esfuerzo. No obstante, los valores de desviación estándar actuales de las lecturas de multi-áreas acumulativas y su significancia para el control del proceso depende de muchas variables así como la selección del valor de tiempo de umbral. De este modo, si por ejemplo, un proceso de recubrimiento requiere 5 pasos completos de una cabeza de deposición térmica sobre la superficie de pieza de trabajo, puede ser deseable ajustar el tiempo de umbral (ts) de tal manera que los valores de desviación estándares de las lecturas de multi-áreas acumulativas se calculan y se utilizan para control de proceso, únicamente después de por lo menos 50%, o por lo menos 70% o por lo menos 90% de la porción de la superficie de trabajo que ha sido recubierta con la capa del 1er paso. Alternativamente, la matriz de lectura de multi-áreas acumulativas, CMRR, y una desviación estándar, S (CMRR) , se pueden utilizar para controlar el proceso de deposición térmico solamente después del primer paso de la cabeza de deposición térmica sobre la pieza de trabajo, significa que el tiempo de umbral se ajusta al tiempo que toma colocarse la primera capa completa, o completar el primer paso de la cabeza de deposición térmica sobre la pieza de trabajo. Resumiendo de lo anterior, el valor medio instantáneo, o un valor medio de las lecturas de multi-áreas en un tiempo de muestra, el medio (MRR) utilizado para controlar el flujo del medio de enfriamiento, se puede calcular como se muestra en la primera ecuación enseguida.

Medio (MRR)- Tij donde : el medio (MRR) = valor medio de lecturas de multi-áreas en un tiempo Tij = lectura de temperatura individual en un tiempo y un área i = A, B,C...M (número de áreas de control de temperatura) j = l,2,3...n (número de etapas de tiempo de medida) El medio (MRR) proporciona una medida térmica de promedio de área, inmediata de la superficie de la pieza de trabajo que va hacer recubierta. Este resultado proporciona para un buen estimado de cambios de temperatura, a grande escala en varios puntos de la superficie de la pieza de trabajo. En una modalidad, el control de calor para la pieza de trabajo se proporciona al controlar el flujo del refrigerante a la superficie de la pieza de trabajo para mantener el promedio (medio) de las temperaturas de área múltiples entre una Tmaxi y una Tmini preseleccionadas . En otra modalidad, una vez que pasó el tiempo de umbral, un mecanismo para determinar la desviación estándar del medio acumulativo CMRR se representa por la ecuación: donde : S (CMRR) = desviación estándar de lecturas de multi- áreas acumulativas, acumuladas desde el inicio al tiempo de medida actual Tij = lectura de temperatura individual en un tiempo y un área i = A,B,C...M (número de áreas de control de temperatura) j = l,2,3...n (número de etapas de tiempo de medida) Como es mencionado anteriormente, el S (CMRR) se puede comparar a Si y S2. El exceso Si indica que la uniformidad térmica de la superficie de la pieza de trabajo llega a ser marginal y la propagación de calor sobre la superficie se debe mejora o la calidad del recubrimiento depositado puede ser pobre. En una modalidad, una propagación de calor más uniforme se puede lograr al acelerar la velocidad relativa entre la cabeza de deposición térmica y la superficie, es decir, al acelerar el movimiento de la cabeza de deposición térmica y/o la pieza de trabajo, con una aceleración correspondiente del distribuidor de refrigerante a menos que el distribuidor sea estacionario. El movimiento relativo acelerado de la cabeza de deposición en la pieza de trabajo da por resultado una capa de recubrimiento más delgada depositada por el paso de la cabeza de deposición térmica, por lo tanto, cada aceleración es asociada con un incremento correspondiente en el número de pasos para depositar el recubrimiento del espesor objetivo. Alternativamente o adicionalmente, para lograr la propagación de calor más uniforme, la proporción de deposición de recubrimiento sobre la superficie se puede disminuir al disminuir la proporción de deposición del material desde la cabeza de deposición, y/o la proporción de aplicación de refrigerante criogénico sobre la pieza de trabajo se puede incrementar en respuesta a S (CMRR) mayor que Si. El proceso podría incrementar la velocidad de la pieza de trabajo o la velocidad de la cabeza de deposición o ambas incrementar el movimiento relativo de la pieza de trabajo y la cabeza de deposición. Alcanzar y exceder el límite de desviación estándar S2, que tiene un valor más grande que SI indica que la uniformidad térmica de la pieza de trabajo a llegado a ser progresivamente inaceptable, y la operación de la cabeza de deposición térmica se debe suspender temporalmente durante el ciclo de proceso de recubrimiento antes de reanudar a fin de dar a la pieza de trabajo más tiempo para propagar el calor que ya se depositó con el material de recubrimiento. Las suspensiones frecuentes o extendidas de la cabeza de deposición térmica durante la operación de recubrimiento, que resulta de alcanzar o exceder el valor S2 predeterminado, indica que los cambios en el arreglo del distribuidor (es) de refrigerante o, tal vez, en la configuración del sistema completo se requieren para prevenir las pérdidas proporción de producción. Los límites de desviación estándar adicionales se proveen para las etapas de control de proceso alternativas se pueden proporcionar si se desea como podría ser aparente basados en que han sido descritos en la presente. La Figura 6 ilustra y describe un método para controlar la temperatura promedio en la uniformidad térmica de la pieza de trabajo de acuerdo con esta invención. En este proceso el sistema de operación del sistema de enfriamiento criogénico, y el movimiento relativo de la cabeza de deposición y la pieza de trabajo se controlan sobre la base de dos bloques de función lógica: [1] correcciones de temperatura de superficie de la pieza de trabajo instantáneas; [2] correcciones de temperatura acumulativas o retardo de tiempo . El bloque 1 describe el control de flujo del refrigerante basado en el valor actual del medio de las lecturas de temperatura de multi-áreas, medio (MRR) , mientras que el bloque 2 describe el control de la velocidad relativa de la cabeza de deposición térmica en la pieza de trabajo, y la desviación de la descarga de material de recubrimiento de la cabeza de deposición térmica, cuando se quiere, basada en el valor actualizado de la desviación estándar de la acumulación de las lecturas de temperatura de multi-áreas S (CMRR) . Adicionalmente, el bloque 1 se utiliza para el flujo de refrigerante y el control de temperatura en las corridas de prueba requeridas para determinar los valores limitantes de SI y S2. Observar que los valores de Tmini y Tmaxi se determinan mediante el operador de proceso de recubrimiento en adelanto del proceso de revestimiento y enfriamiento basado en el material "externo" y consideraciones de proceso de gasto en el programa de control en una etapa que precede el bloque 1. Lo siguiente es el procedimiento de operación durante las corridas de prueba (a) el sistema de computadora personal/adquisición de datos recibe la Tmini la Tmaxi, los puntos de ajuste de tiempo de umbral (TS) . (b) la cabeza de deposición térmica se prepara para la operación que implica una carga de rutina del movimiento y los programas de la cabeza de deposición para los controladores respectivos (por ejemplo, TDC, MC y CF; ver Fig. 4) fuera del sistema de control de la temperatura; (c) en el inicio del proceso de recubrimiento, en la primera etapa de tiempo (tj=l), un sensor óptico de multi-áreas MTOS, por ejemplo, lee los valores de lectura de área solos individuales (SAR) de cada área de control o punto de control mientras que el PC/DAC los ahorra en la primera fila de la matriz tiempo-temperatura como se muestra en la Fig. 5 en la forma de lecturas de temperatura de multi-áreas (MRR) y calcula su medio, medio (MRR) . Observar que cada SAR tiene una unidad de temperatura, por ejemplo grados Celsius, y se define dentro de la matriz de las lecturas de temperatura mediante dos subíndices localizando su columna y su fila, por ejemplo, TD7 es la lectura de temperatura en el área de superficie D mostrada en ,1a Fig. 4, medida en el etapa de tiempo 7 como se ilustra en la Fig. 5; (d) en la primera caja lógica, el bloque 1, mostrada en la Fig. 6, el medio de las lecturas de temperatura de multi-áreas se compara a la Tmaxi. Si el medio es más grande que la Tmaxi, luego el flujo refrigerante comienza (se puede incrementar cuando esta etapa se repite en el proceso) y el proceso repite la etapa (c) para la siguiente etapa de tiempo (tj=2) ; a menos que el medio sea más pequeño que la Tmaxi luego el proceso continúa a la etapa (e); (e) la segunda caja lógica en el bloque 1 compara este valor medio a la Tmini. Si el valor medio es menor que la Tmini, luego el flujo refrigerante se detiene, o la válvula de refrigerante permanece en la posición cerrada (si no se abrió antes), y el proceso se repite en la etapa (c) para la siguiente etapa de tiempo (tj=2) (la pieza de trabajo es muy fría, como puede pasar en el inicio del proceso de recubrimiento, ningún ajuste se cambia en anticipación de la pieza de trabajo anticipando la temperatura en la siguiente etapa de tiempo) ; sin embargo, si la pieza de trabajo no se calienta dentro de una cantidad esperada de tiempo, el proceso se puede suspender y/o indicar un mensaje de error a un operador; (f) si el valor medio es más que Tmini, luego no hay cambio en el estado del flujo de refrigerante, es decir, el refrigerante continua fluyendo si se abrió antes o continua para ser detenido si se detuvo antes; el proceso repite la etapa (c) , en la siguiente etapa de tiempo (tj=2) ; (g) las etapas (c)-(f) se repiten con cada nueva etapa de tiempo (tj=2, 3, 4, 5... ) o el circuito hasta que el fin del ciclo del proceso de recubrimiento completo se determine por el controlador de cabeza de deposición térmica (TCDC) y el controlador de movimiento (MC) que son 'externos' al sistema de control de temperatura. Los valores de S (CMRR) se calculan y se guardan por el sistema PC/DAC que inicia a partir del tiempo de umbral (ts) para el examen post corrida de prueba para determinar la SI y la S2; y, (h) luego, después de más corridas de prueba, si es necesario, el operador examina la calidad del recubrimiento, correlacionándola con los valores horrados de S (CMRR) y selecciona un valor de Si y S2 para las corridas de producción subsecuentes. El proceso para recubrir piezas de trabajo, después de completar las corridas de prueba, se inicia con la adición de SI y S2 a los valores ajustados (por ejemplo, ts, Tmini y Tmaxi) . En contraste a las corridas de prueba, el bloque 1 y el bloque 2 ahora se operan en paralelo. La función de bloque 1 es la misma como es descrita anteriormente para la corrida de prueba. El bloque 2 inicia con una verificación de caja lógica si la etapa de tiempo actual, tj es menor o más que el tiempo de umbral (ts) . Si tj es menor que ts, el bloque completo 2 se salta durante la etapa de tiempo pendiente, pero tj y ts serán comparadas otra vez en el siguiente circuito. Mientras tanto el bloque 1 trabaja solo como en la corrida de prueba. Sin embargo, si tj es más que ts, la siguiente caja lógica del bloque 2 verifica si el valor S (CMRR) actual excede el valor de S2. Si S (CMRR) es mayor que S2 la cabeza de' deposición térmica se apaga, suspendiendo la deposición de recubrimiento hasta que el calor ya suministrado a la superficie de la pieza de trabajo se propaga y hace la temperatura de superficie más uniforme.

Observar que la desviación de la cabeza de deposición térmica no inhabilita la operación del bloque 1 que continua por si misma, el control independiente del medio (MRR) , al prender o apagar el flujo de refrigerante, si se requiera. Si el valor S (CMRR) es menor que S2, la siguiente caja lógica en el bloque 2 compara la S (CMRR) a SI. Si la S (CMRR) es menor que SI, el programa opcionalmente se asegura que la cabeza de deposición térmica este encendida. Después de esto, la vuelta se reinicia en la siguiente etapa de tiempo. Las ventajas del proceso de control térmico de la modalidad de la presente invención detallada en las Figs. 3, 4, 5 y 6 es la simplicidad y flexibilidad del proceso debido al control independiente del enfriamiento de la pieza de trabajo por el bloque 1 y la propagación del calor sobre la superficie de la pieza de trabajo mediante el bloque 2. El algoritmo de proceso evita las complejidades de programación y automatización de los puntos específicos de asociación sobre la imagen térmica de la superficie de la pieza de trabajo con la posición actual de la cabeza de deposición térmica, y/o la manipulación adaptadora de los controladores de movimiento y refrigerante de acuerdo a los gradientes térmicos identificadas sobre las imágenes termográficas de tiempo real, completas. Por otra parte, el cálculo de S (CMRR) , ofrece a los operadores de proceso un discernimiento y una oportunidad para mejorar los parámetros de proceso iniciales y la configuración de sistema de enfriamiento, para que con el tiempo y después de pocas corridas de prueba, las correcciones se pueden hacer y un proceso de producción de recubrimiento totalmente estabilizado puede operar en un valor mínimo de S (CMRR) , sin accionar los cambios de velocidad de movimiento, y controlar únicamente el flujo de refrigerante dentro del bloque 1. Los siguientes ejemplos se proporcionan para ilustrar varias modalidades de la invención y no se proponen para restringir el alcance de las mismas. Ej emplo 1 Pieza de Trabajo Cilindrica El propósito de este ejemplo es explicar más completamente los parámetros de control numerados en la descripción de las etapas de proceso mostradas en la Fig. 6.

Las Figs. 4, 5 y ß se utilizan para facilitar la descripción. La Fig. 4 ilustra un proceso de deposición térmica que emplea una pieza de trabajo 40 comprendida de una superficie de sustrato de pieza de trabajo 41 que tiene forma cilindrica y que se gira durante el proceso de recubrimiento de deposición térmica. La pieza de trabajo (RW) comprendida de la superficie de sustrato de la pieza de trabajo 41 se monta en un sostenedor de rotación, remotamente accionado (RWA) 42, y se expone al material de deposición del recubrimiento de calor 46 desde la cabeza de deposición térmica (TCD) 434 que, a su vez, cruza sobre la superficie de la pieza de trabajo mediante el medio de un sostenedor accionado separado (TCDA) . El cruce en la sincronización con la cabeza de deposición térmica 44 es un distribuidor de refrigerante criogénico, alargado (SCMD) 48 que proporciona el efecto de enfriamiento ya sea a la porción únicamente recubierta del sustrato 41 o a las porciones no recubiertas y recubiertas de la superficie de la pieza de trabajo. Un CNC controlador de movimiento de tipo robótico (MC) 50 que coordina los movimientos de la rotación de la pieza de trabajo 40, el movimiento de la cabeza de deposición térmica 44 y, opcionalmente, el distribuidor de refrigerante 48. Debido a la rotación de la pieza de trabajo 40, un sistema de multipuntos, óptico, sin contacto (MTOS) se utiliza para la detección de temperatura. El sensor óptico de multipunto 52 puede ser un arreglo de sensores de punto individual, separados o el sensor de multipuntos puede ser una cámara termográfica (termoformación de imagen o ter ovisión) capaces de mapear los campos térmicos sobre la superficie examinada y digitalizar las salidas de temperatura en las áreas seleccionadas dentro de esta vista. Ejemplos de sensores de punto individual adecuados que pueden ser arreglados para- una medida de temperatura de multi-áreas incluyen transmisores infrarrojos individuales o de dos longitudes de onda (dos colores) disponibles de Micron Infrared, Raytex, Omega, y otros vendedores. Como es conveniente una aplicación dada, algunos de estos sensores se pueden equipar con un dispositivo de mira láser o ellos pueden transmitir señales ópticas adquiridas por la vía de la fibra óptica flexible. Las aplicaciones de más demanda que operan dentro de un intervalo de temperatura relativamente alta pueden usar un arreglo de termómetros IR Quantum de auto-corrección de micrón que iluminan la superficie objetivo con una luz de láser a fin de corregir el coeficiente de emisividad inicialmente asumido. Simbólicamente presentado en la Fig. 4 los puntos de control de temperatura A hasta la F se pueden distribuir mediante el operador de proceso de recubrimiento sobre la superficie de la pieza de trabajo 40 de cualquier manera encontrada conveniente en una situación dada mientras que la distribución sea más o menos uniforme y, por lo menos, algunas de las áreas se localizan en las áreas de la pieza de trabajo que se esperan para hacer las más sensibles a las variaciones de temperatura. El tamaño de los puntos o áreas de control de temperatura, por ejemplo A, B, ...F mostrado en la Fig. 5, no es crítico y puede variar dependiendo del tipo de sensor térmico utilizado, pero su número debe ser suficiente para reflejar las distribuciones de temperatura pasajeras sobre la superficie de la pieza de trabajo, y la distribución de temperaturas sobre la superficie de la pieza de trabajo recubierta y no recubierta. Así, por lo menos cuatro puntos de control se deben utilizar para el recubrimiento de piezas de trabajo pequeñas, que son pocas pulgadas de largo o ancho, mientras que por lo menos 6 y, de preferencia, se deben utilizar más puntos de control para el recubrimiento de piezas de trabajo más grandes. Para ilustrar adicionalmente el control de uniformidad de calor y temperatura, asume un proceso de deposición térmica criogénicamente enfriado, donde un paso individual de la cabeza de deposición de recubrimiento térmico 44, (TCD) , sobre la pieza de trabajo da por resultado un recubrimiento de 0.002-pulgadas (51 µm) de grueso, pero el espesor de recubrimiento objetivo es de 0.010-pulgadas (254 µm) . Cinco pasos se necesitan para alcanzar el objetivo en la velocidad transversal normal de la TCD utilizada. Asumir que la etapa de tiempo de la muestra de temperatura es de 0.5 segundo y la TCD puede cruzar ya sea en velocidad normal o en una velocidad doble. Las propiedades del material del sustrato y de recubrimiento, y las pruebas previas implican el recubrimiento de la pieza de trabajo en las corridas de prueba utilizan el sistema TDC específico han indicado que los siguientes valores de limitación necesitan ser utilizados durante las corridas de producción: Tmini=80°C, Tmaxi=140°C, S1=10°C, S2=40°C, y el tiempo de umbral ts = 20 etapas de tiempo de iteración = 10 segundos como es requerido para completar el primer paso. Si los parámetros de procesos iniciales, incluyendo el punto de distribuidores criogénicos (SMCD) son correctos, los siguientes son observaciones que se pueden hacer durante la corrida de producción: • Taver o el medio (MRR) inicia desde la temperatura inicial de alguna manera arriba de la temperatura ambiente y, luego, lentamente fluctúa durante la operación de recubrimiento entre 80°C y 140°C y se mantiene en este intervalo mediante la válvula de control de flujo de refrigerante criogénico (CFC) . • El valor medio de las lecturas de multi-áreas, acumulativas acumuladas durante la operación de recubrimiento, el Medio (CMRR), un valor de proceso discreto que se utiliza mediante el PC/DAC para calcular la desviación estándar S (CMRR) , fluctúa mucho menos que el Taver instantáneo, tal vez, dentro del intervalo de 100°C a 110°C. • El S (CMRR) o la desviación estándar se calcula y se actualiza en cada etapa de tiempo desde la etapa de tiempo de iteración #21 para la población de todas las lecturas de multi-áreas acumuladas durante la operación de recubrimiento (CMRR) y el valor es menor que 8°C y fluctúa por aproximadamente 1°C. Si los parámetros del proceso inicial, incluyendo el punto de los distribuidores para el refrigerante criogénico no son óptimos, los valores observados de Taver y el Medio (CMRR) todavía pueden estar en lo mismo como antes, pero la desviación estándar S (CMRR) , puede ser incontrolable durante la operación de recubrimiento para alcanzar un valor de, es decir, 20°C después de la etapa de tiempo de iteración #80. Puesto que este valor es más que el límite SI, el procesador puede ser doble a la velocidad relativa de la TCD con respecto a la superficie de la pieza de trabajo y el doble del número del etapa de tiempos de iteración sobrantes de 20 más a 40 más, así como el número de pasos de recubrimiento TCD sobrantes de uno más a dos más. El incremento en la velocidad transversal relativa de la TCD y la pieza de trabajo 40 debe bajar el valor actual de S (CMRR) a abajo de SI. Si lo opuesto sucede, el controlador apagará la TCD mientras que continua el control de Taver por la vía del flujo de refrigerante criogénico. Así, si después del etapa de tiempo de iteración #90, el valor actual de S(CMRR) se precipita hasta 50°C, es decir, más que el límite S2, el controlador de dispositivo de recubrimiento térmico, TCDC, apagará la cabeza de deposición térmica (TCD) y monitoreará los cambios de S (CMRR) en el etapa de tiempos de iteración subsecuentes. Tan pronto como al S(CMRR) actual cae abajo de S2 (S2=40°C) , la acción de recubrimiento se almacena en la velocidad transversal doble de acuerdo a la situación descrita anteriormente, con el número de etapa de tiempos de iteración pérdidas dobladas y adicionadas al número de etapas sobrantes que también se corrigen para la velocidad transversal doblada. Ejemplo 2 La Figura 3 es una vista de un proceso de deposición térmica que emplea, opcionalmente, ambos sistemas de suministro de refrigerante criogénico transversal y estacionario para la pieza de trabajo. Las piezas comunes de equipo para aquellas mostradas en la Fig. 1 se numeran similarmente. Al mostrar un método para estabilizar el enfriamiento en las operaciones de recubrimiento de deposición térmica utilizando un medio de refrigerante de gas criogénico, uno o más medios de refrigerante 10A, 10A', 10B y 10C proporcionan un refrigerante 8. Estos medios de refrigerante, tales como 10A, 10A' pueden moverse con la cabeza de deposición térmica 4, moverse como el distribuidor mostrado en la Fig. 4 moverse o permanecer estacionarios. El enfriamiento de la parte superior de la pieza de trabajo, que es la superficie de la pieza de trabajo que va a ser recubierta, donde el calor que se deposita con 'el material de revestimiento es más deseado que el enfriamiento de la parte superior de la pieza de trabajo debido a la distribución de esfuerzo resultante. Naturalmente, el enfriamiento de la parte de la superficie de la pieza de trabajo, si la porción recubierta de la superficie ya fue recubierta o no, es más difícil. En una modalidad, los medios refrigerantes, boquilla 10A se utiliza para rociar el refrigerante sobre la superficie de la pieza de trabajo cuando la boquilla de deposición se mueve desde los puntos c, d, y e hacia los puntos I, h y respectivamente y la boquilla 10A' se utiliza en las direcciones invertidas. En estas modalidades el refrigerante trae consigo la deposición del material sobre la superficie. En resumen, el proceso de la presente invención minimiza los esfuerzos entre el recubrimiento y el sustrato de la pieza de trabajo que se desarrolla sobre la escala de longitud/ancho de la pieza de trabajo completa y, además, protege al sustrato del daño térmico al promediar las lecturas de temperatura de multi-sensores y al utilizar este valor promedio para controlar un gasto de flujo de refrigerante instantáneo y, opcionalmente, el gasto de flujo de deposición de material de recubrimiento, y/o el movimiento relativo (velocidad) entre la pieza de trabajo y la cabeza de deposición. El proceso también minimiza el desarrollo de esfuerzos locales entre diversas porciones de la superficie de la pieza de trabajo debido a la geometría del sustrato, la aplicación del refrigerante no óptimo, y otros, los parámetros no optimizados del proceso de deposición térmica al calcular la desviación estándar de todas las lecturas de temperatura y llevar este valor de desviación estándar abajo de algunos valores predeterminados al incrementar ya sea la velocidad de movimiento relativo entre el dispositivo de deposición de recubrimiento térmico y la pieza de trabajo, al incrementar el gasto de flujo de refrigerante, disminuir el gasto de flujo de la deposición y/o al suspender temporalmente la deposición del material de recubrimiento. El procedimiento de la presente invención acepta las entradas del sensor de temperatura tanto de contacto como no de contacto. Las áreas o puntos de estos sensores de temperatura se deben distribuir sobre la superficie completa de la pieza de trabajo que va a ser enfriada. El proceso es simple de implementar en la producción industrial y asegura el control de enfriamiento confiable a pesar de varios contratiempos momentáneos que caracterizan a las operaciones de recubrimiento de deposición térmica, aun en el caso de las aplicaciones más difíciles que involucran el medio refrigerado y/o de refrigerante criogénico.

Claims (20)

1. REIVINDICACIONES 1. Un proceso para el recubrimiento de deposición térmica de una pieza de trabajo, el proceso caracterizado porque comprende las etapas de: (a) depositar térmicamente material sobre una superficie térmicamente conductiva de una pieza de trabajo desde una cabeza de deposición en donde por lo menos una condición seleccionada del grupo de: proporción de deposición de recubrimiento, movimiento relativo entre la superficie y la cabeza de deposición, y el gasto de flujo de refrigerante criogénico sobre la pieza de trabajo es controlable; (b) substancialmente medir de manera simultánea las temperaturas en una pluralidad de puntos sobre la superficie de la pieza de trabajo; (c) determinar una temperatura promedio de las temperaturas medidas en la etapa (b) ; (d) comparar la temperatura promedio a una temperatura mínima preseleccionada y una temperatura máxima preseleccionada para la pieza de trabajo; (e) ajustar automáticamente por lo menos una de las condiciones controlables si la temperatura promedio no está entre la temperatura mínima preseleccionada y la temperatura máxima preseleccionada para la pieza de trabajo.
2. 2. El proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el gasto de flujo del refrigerante criogénico sobre la pieza de trabajo se ajusta en la etapa (e) .
3. 3. El proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el movimiento relativo entre la superficie y la cabeza de deposición se ajusta en la etapa (e) .
4. 4. El proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la proporción de deposición de recubrimiento se ajusta en la etapa (e) .
5. 5. El proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la etapa de medición se realiza mediante sensores de temperatura ópticos.
6. 6. El proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque además comprende una etapa de repetir las etapas (a) a (e) .
7. 7. El proceso de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque el refrigerante criogénico es nitrógeno.
8. 8. El proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la etapa de medición se realiza mediante sensores de tipo de contacto y no de contacto .
9. 9. El proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la etapa de medición se realiza mediante sensores que miden las temperaturas sustancialmente sobre la superficie completa de la pieza de trabajo.
10. 10. El proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque además comprende las etapas de : (f) determinar la desviación estándar entre la temperatura promedio y una acumulación de las temperaturas medidas; (g) comparar la desviación estándar a una segunda desviación estándar preseleccionada, S2; y (h) suspender la operación de la cabeza de deposición si la desviación estándar es mayor que la segunda desviación estándar preseleccionada, S2.
11. 11. El proceso de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque además comprende las etapas de: (i) repetir las etapas (a) hasta la (g) si la desviación estándar es mayor que la segunda desviación estándar preseleccionada, S2.
12. 12. El proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque además comprende las etapas de: (f) determinar la desviación estándar entre la temperatura promedio y una acumulación de las temperaturas medidas; (g) comparar la desviación estándar a una primera desviación estándar preseleccionada, Si; (h) ajustar por lo menos una de las condiciones controlables si la desviación estándar es mayor que una primera desviación estándar preseleccionada, SI; y (i) repetir las etapas (a) hasta la (i) .
13. 13. El proceso de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque además comprende las etapas de: (f) determinar la desviación estándar entre la temperatura promedio y una acumulación de las temperaturas medidas ; (g) comparar la desviación estándar a una primera desviación estándar preseleccionada, SI; (h) ajustar por lo menos una de las condiciones controlables si la desviación estándar es mayor que una primera desviación estándar preseleccionada, SI; y (i) repetir las etapas (a) hasta la (i) .
14. 14. El proceso de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque el movimiento relativo entre la superficie y la cabeza de deposición se incrementa en la etapa de ajuste (h) .
15. 15. El proceso de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado porque el movimiento relativo entre la superficie y la cabeza de deposición se incrementa en la etapa de ajuste (h) .
16. 16. El proceso de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque además comprende las etapas de: (j ) comparar la desviación estándar a una primera desviación estándar preseleccionada; y (k) ajustar por lo menos una de las condiciones controlables si la desviación estándar es mayor que una primera desviación estándar preseleccionada, SI .
17. 17. El proceso de conformidad con la reivindicación 16, caracterizado porque el movimiento relativo entre la superficie y la cabeza de deposición se ajusta en la etapa (k) .
18. 18. El proceso de conformidad con la reivindicación 16, caracterizado porque el gasto de flujo del refrigerante criogénico se ajusta en la etapa (k) .
19. 19. El proceso de conformidad con la reivindicación 16, caracterizado porque el gasto de flujo del refrigerante criogénico sobre la pieza de trabajo se ajusta en la etapa (e) .
20. 20. El proceso de conformidad con la reivindicación 17, caracterizado porque el gasto de flujo del refrigerante criogénico sobre la pieza de trabajo se ajusta en la etapa (e) . RESUMEN DE LA INVENCIÓN Un proceso para el recubrimiento de deposición térmica de una pieza de trabajo, el proceso que comprende las etapas de: (c) depositar térmicamente un recubrimiento sobre una superficie metálica de una pieza de trabajo desde una cabeza de deposición en donde por lo menos una condición seleccionada del grupo de : el índice de deposición de recubrimiento sobre la superficie, movimiento relativo entre la superficie y la cabeza de deposición y el índice de aplicación de refrigerante criogénico sobre la pieza de trabajo es controlable; (d) sustancialmente medir de manera simultánea las temperaturas en una pluralidad de puntos sobre la superficie metálica de la pieza de trabajo; (c) determinar una temperatura promedio de las temperaturas medidas en la etapa (b) ; (d) comparar la temperatura promedio con una temperatura mínima seleccionada y una temperatura máxima preseleccionada para la pieza de trabajo; y (e) ajustar por lo menos una de. las condiciones controlables si la temperatura promedio no está entre la temperatura mínima preseleccionada y la temperatura máxima preseleccionada para la pieza de trabajo. Las desviaciones estándar de todas las lecturas de temperatura y el control de la velocidad de _ movimiento relativo entre la cabeza de deposición de recubrimiento térmica y la pieza de trabajo proporcionan otra mejora para obtener uniformidad de temperatura sobre la superficie de la pieza de trabajo.