电子束焊是以集中的高速电子束轰击工件表面时所产生的热能进行焊接的方法。电子束焊接时,由电子枪产生电子束并加速。常用的电子束焊有:高真空电子束焊、低真空电子束焊和非真空电子束焊。

前两种方法都是在真空室内进行。焊接准备时间 (主要是抽真空时间)较长,工件尺寸受真空室大小限制。电子束焊与电弧焊相比,主要的特点是焊缝熔深大、熔宽小、焊缝金属纯度高。它既可以用在很薄材料的精密焊接,又可以用在很厚的(最厚达300mm)构件焊接。

所有用其它焊接方法能进行熔化焊的金属及合金都可以用电子束焊接。主要用于要求高质量的产品的焊接。还能解决异种金属、易氧化金属及难熔金属的焊接。但不适于大批量产品。

电子束焊机:核心是电子枪,它是完成电子的产生、电子束的形成和会聚的装置,主要由灯丝、阴极、阳极、聚焦线圈等组成。灯丝通电升温并加热阴极,当阴极达到2400K左右时即发射电子,在阴极和阳极之间的高压电场作用下,电子被加速(约为1/2光速),穿过阳极孔射出,然后经聚焦线圈,会聚成直径为0.8～3.2mm的电子束射向焊件,并在焊件表面将动能转化为热能,使焊件连接处迅速熔化,经冷却结晶后形成焊缝。

 根据焊接工作室(焊件放置处)的真空度不同,电子束焊的分类:

 (1)高真空电子束焊 。工作室与电子枪同在一室,真空度为10-2～10-1Pa,适用于难熔、活性、高纯金属及小零件的精密焊接。

 (2)低真空电子束焊 。工作室与电子枪被分为两个真空室,工作室的真空度为10-1～15Pa,适用于较大型的结构件,和对氧、氮不太敏感的难熔金属。

 (3)非真空电子束焊 。需另加惰性气体保护罩或喷嘴,焊件与电子束流出口的距离应控制在10mm左右,以减少电子束与气体分子碰撞造成的散射。非真空电子束焊适用于碳钢、低合金钢、不锈钢、难熔金属及铜、铝合金等的焊接,焊件尺寸不受限制。

 真空电子束焊的优点:

 (1)电子束能量密度大,最高可达5×108W/cm2,约为普通电弧的5000～10000倍,热量集中,热效率高,热影响区小,焊缝窄而深,焊接变形极小。

 (2)在真空环境下焊接,金属不与气相作用,接头强度高。

 (3)电子束焦点半径可调节范围大,控制灵活,适应性强,可焊接0.05mm的薄件,也可焊接200～700mm的厚板。

 应用:特别适合焊接一些难熔金属、活性或高纯度金属以及热敏感性强的金属。但设备复杂,成本高,焊件尺寸受真空室限制,装配精度要求高,且易激发X射线,焊接辅助时间长,生产率低,这些弱点都限制了电子束焊的广泛应用。