電子束焊接的工作原理是:在真空條件下。從電子槍中發射的電子束在高電壓(通常為20～300kV)加速下,透過電磁透鏡聚焦成高能量密度的電子束。當電子束轟擊工件時,電子的動能轉化為熱能,焊區的區域性溫度可以驟升到6000℃以上。使工件材料區域性熔化實現焊接。 電子束焊接特點為: ①加熱功率密度大。電子束功率為束流及其加速電壓的乘積,電子束功率可從幾十kW到一百kW以上。電子束束斑(或稱焦點)的功率可達106～108W/cm2,比電弧功率密度約高100～1000倍。由於電子束功率密度大、加熱集中、熱效率高、形成相同焊縫接頭需要的熱輸入量小,所以適宜於難熔金屬及熱敏感性強的金屬材料的焊接。而且焊後變形小,可對精加工後的零件進行焊接。 ②焊縫熔深熔寬比(即深寬比)大。普通電弧焊的熔深熔寬比很難超過2。而電子束焊接的比值可高達20以上,所以電子束焊可以利用大功率電子束對大厚度鋼板進行不開坡口的單面焊。從而大大提高了厚板焊接的技術經濟指標。目前電子束單面焊接的最大鋼板厚度超過了100 mm,而對鋁合金的電子束焊,最大厚度已超過300mm。 ③熔池周圍氣氛純度高。因電子束焊接是在真空度為10-2～ 10-4Pa的真空環境中進行的。殘餘氣體中所存在的氧和氮量要比純度為99.99%的氬氣還要少幾百倍左右,因此電子束焊不存在焊縫金屬的氧化汙染問題。所以特別適宜焊接化學活潑性強、純度高和在熔化溫度下極易被大氣汙染(發生氧化)的金屬。如鋁、鈦、鋯、鉬、高強度鋼、高合金鋼以及不鏽鋼等。這種焊接方法還適用於高熔點金屬,可進行鎢—鎢焊接。 由於電子束焊是在真空內用聚焦高能電子束(>10kV)把接頭加熱到熔化溫度的焊接,加熱區域非常集中,因此只能焊接真空室內放得下的小零件。