Сущность процесса. Состоит в использовании кинетической энергии потока электронов, движущихся с высокими скоростями в вакууме. При бомбардировке электронами поверхности металла часть кинетической энергии электронов превращается в тепло, которое расплавляет металл. Свободные электроны испускает раскаленный металлический катод, а их ускорение обеспечивает электрическое поле с

высоким потенциалом между катодом и анодом. Для уменьшения потери кинетической энергии электронов за счет соударения с молекулами газов воздуха, а также для химической и тепловой защиты катода в электронной пушке создают вакуум порядка 10-4... 10-6 мм рт. ст.

Узкие электронные пучки с большой плотностью энергии, получают специальном приборе - электронной пушке (Рис.1).

Рис.1 Схема установки для сварки электронным лучом:

1-катод; 2- прикатодный электрод; 3- ускоряющий электрод (анод); 4- магнитная линза; 5- магнитная отклоняющая система; 6- свариваемое изделие

Пушка имеет катод 1, который может нагреваться до высоких температур. Катод размещен внутри прикатодного электрода 2. На некотором удалении от катода расположен ускоряющий электрод 3 с отверстием.

Прикатодный и ускоряющий электроды обеспечивают такое строение электрического поля между ними, которое фокусирует электроны в пучок с диаметром, равным диаметру отверстия в аноде. Пушку питают электрической энергией от высоковольтного источника постоянного тока. Электроны, имеющие одинаковый заряд, отталкиваются один от другого, поэтому для предотвращения увеличения диаметра пучка и уменьшения плотности энергии в нем луч после выхода из анода фокусируют магнитным полем в магнитной линзе 4. Плотный пучок с высокой скоростью ударяет в малую резко ограниченную площадку на изделии 6, нагревая металл до высоких температур.

Для перемещения луча по свариваемому изделию на пути электронов установлена магнитная отклоняющая система 5, позволяющая устанавливать электронный луч точно по линии сварки. При этом способе сварки получают узкую и глубокую зону проплавления, изменяют форму пятна нагрева за счет изменения очертаний катода, легко управлять лучом и точно регулировать температуру нагрева, получают соединения, как малогабаритных изделий электроники, так и различных изделий длинной и диаметром в несколько метров.

Сварка электронным лучом имеет значительные преимущества:

1.Высокая концентрация ввода теплоты в изделие, которая выделяется не только на поверхности изделия, но и на некоторой глубине в объеме основного металла. Фокусировкой электронного луча можно получить пятно нагрева диаметром 0,0002 ... 5 мм, что позволяет за один проход сваривать металлы толщиной от десятых долей миллиметра до 200 мм. В результате можно получить швы, в которых соотношение глубины провара к ширине до 20:1 и более. Появляется возможность сварки тугоплавких металлов  (вольфрама,  тантала и др.),  керамики  и  т.д. Уменьшение протяженности зоны термического влияния снижает вероятность рекристаллизации основного металла в этой зоне.

2.Малое количество вводимой теплоты. Как правило, для получения равной глубины проплавления при электронно-лучевой сварке требуется вводить теплоты в 4 ... 5 раз меньше, чем при дуговой. В результате рез ко снижаются коробления изделия.

3.Отсутствие насыщения расплавленного и нагретого металла газами. Наоборот, в целом ряде случаев наблюдается дегазация металла шва и повышение его пластических свойств. В результате достигается высокое качество сварных соединений на химически активных металлах и сплавах, таких как ниобий, цирконий, титан, молибден и др. Хорошее качество электронно-лучевой сварки достигается также на низкоуглеродистых, коррозионно-стойких сталях, меди и медных, никелевых, алюминиевых сплавах.