Сущность электронно-лучевой сварки проста: без зазора собранные детали располагают в вакуумной камере и подают на них пучок электронов (электронный луч), движущихся на большой скорости. Соударяясь с изделием, кинетическая энергия превращается в тепловую и плавит металл. В местах соударения температура достигает 6000 градусов. Перемещающийся вдоль стыка электронный луч образует сварной шов.
Современная электронно-лучевая сварка обладает рядом преимуществ. К примеру, благодаря высокой концентрации в изделии теплоты в месте попадания луча можно сваривать между собой швы на глубину до 200 мм. По сравнению с распространенной дуговой сваркой при электронно-лучевой сварке для получения равномерной глубины проплавления в изделие необходимо вводит теплоты в 4-5 раза меньше. Нагретый и расплавленный металл не насыщается газами, также в ряде случаев наблюдается повышение пластических свойств шва.
Благодаря высокой концентрации теплоты в пятне лазерного луча, электронно-лучевая сварка позволяет довести большинство металлов не только до температуры плавления, но и кипения. Ее часто используют для соединения между собой наиболее плавких металлов.
Основными параметрами луча электронно-лучевой сварки являются: диаметр пятна, длительность импульса, мощность луча. На глубину проплавления большое влияние оказывает расфокусировка светового луча.
Если до последнего времени существовали лишь слабо мощные квантовые генераторы, которые позволяли сварить металлы толщиной не более 1 мм. Сегодня существую лазеры, выдающие луч с большой энергией, который позволяет сварить металлические изделия на глубину в несколько десятков миллиметров.
Но несмотря на все преимущества, электронно-лучевая сварка имеет несколько существенных недостатков. Прежде всего, это образование полостей и несплавлений во время сварки металлических изделий с большим коэффициентом теплопроводности, на швах, имеющих большое отношение глубины к ширине. Также требуется длительное время для проведения подготовительных работ: на создание вакуума в сварной камере после погрузки в нее изделия.
