什麼是電子束加工

利用電子束的加熱效應或輻射效應對材料進行的加工。利用電子束的熱效應可以對材料進行表面熱處理、焊接、刻蝕、鑽孔、熔鍊，或直接使材料昇華。電子束曝光則是一種利用電子束輻射效應的加工方法（見電子束與離子束微細加工）。

作為加熱工具，電子束的特點是功率高和功率密度大，能在瞬間把能量傳給工件，電子束的引數和位置可以精確和迅速地調節，能用計算機控制並在無汙染的真空中進行加工。根據電子束功率密度和電子束與材料作用時間的不同，可以完成各種不同的加工。

電子束焊接

電子束功率密度達105～106瓦/釐米2時，電子束轟擊處的材料即區域性熔化；當電子束相對工件移動，熔化的金屬即不斷固化，利用這個現象可以進行材料的焊接。電子束焊具有深熔的特點，焊縫的深寬比可達20:1甚至50:1。這是因為當電子束功率密度較大時，電子束給予焊接區的功率遠大於從焊接區導走的功率。利用電子束焊的這一特點可實現多種特殊焊接方式。利用電子束幾乎可以焊接任何材料，包括難熔金屬(W、Mo、Ta、Nb)、活潑金屬（Be、Ti、Zr、U）、超合金和陶瓷等。此外，電子束焊接的焊縫位置精確可控、焊接質量高、速度快，在核、航空、火箭、電子、汽車等工業中可用作精密焊接。在重工業中，電子束焊機的功率已達100千瓦，可平焊厚度為200毫米的不鏽鋼板。對大工件焊接時須採用大體積真空室，或在焊接處形成可移動的區域性真空。

電子束刻蝕和電子束鑽孔

用聚焦方法得到很細的、功率密度為 106～108瓦/釐米2的電子束週期地轟擊材料表面的固定點，適當控制電子束轟擊時間和休止時間的比例，可使被轟擊處的材料迅速蒸發而避免周圍材料的熔化，這樣就可以實現電子束刻蝕、鑽孔或切割。同電子束焊接相比，電了束刻蝕、鑽孔、切割所用的電子束功率密度更大而作用時間較短。電子束可在厚度為0.1～6毫米的任何材料的薄片上鑽直徑為1至幾百微米的孔，能獲得很大的深度－孔徑比，例如在厚度為 0.3毫米的寶石軸承上鑽直徑為25微米的孔。電子束還適合在薄片（例如燃氣輪機葉片）上高速大量地鑽孔。

電子束熔鍊

電子束熔鍊法發明於1907年，但直到50年代才用於熔鍊難熔金屬，後來又用於熔鍊活潑金屬（如Ti錠）和高階合金鋼。電子束加熱可使材料在真空中維持熔化狀態並保持很長時間，實現材料的去氣和雜質的選擇性蒸發，可用來製備高純材料。電子束加熱是電能轉為熱能的有效方式之一，大約有50％功率用於熔化和維持液化。功率在60千瓦以下的電子束熔鍊機可用直熱式鎢絲作為電子槍的陰極。60千瓦以上熔鍊機的電子槍則用間熱式塊狀鉭陰極，它由背後的鎢絲所發射的電子轟擊加熱到 2700K，可有每平方釐米為幾安的發射電流密度。電子槍加速電壓約30千伏，這樣容易防止電擊穿和減弱 X射線輻射，電子束用磁聚焦和磁偏轉。電子槍和熔鍊室用不同的真空泵抽氣，真空度分別維持在10-3和10-1帕左右。80年代已生產出600千瓦級的電子槍。如需更大功率，可用幾支電子槍同時工作。利用電子束加熱可鑄造100噸的坯料。