通过聚焦透镜后,光束可以直接或通过偏转系统偏转后用于焊接。它由两对线圈组成,每个X和Y方向一个。这些可以用于“静态”或“动态”偏转。静态偏转对于通过焊接定位梁很有用。动态偏转是通过向偏转线圈提供可由计算机控制的电流来实现的。这为电子束应用开辟了新的可能性,例如表面硬化或退火,的电子束定位等。
快速偏转系统也可以用于成像和雕刻(如果配备了适当的电子设备)。在这种情况下,设备像扫描电子显微镜一样操作,分辨率约为0.1毫米(受光束直径限制)。在类似的模式下,由计算机控制的细光束可以通过熔化薄的表面层在金属表面“写”或“画”图片。
真空工作室可以具有任何期望的体积,从几升到几百立方米。它们可以配备电子枪,以提供任何所需的功率高达100 kW的电子束,如果需要,甚至更高。在微电子束装置中,尺寸可以到十分之一毫米的部件可以被焊接。在具有足够高功率电子束的焊机中,可以实现300 mm深的焊接。还有一些焊接机,其中电子束从真空中带到大气中。使用这种设备,无需的工作室即可焊接非常大的物体。
即使没有在真空中实现,电子束焊接也永远不能“手动”进行,因为始终会产生强烈的X射线。梁和工件的相对运动通常是通过工件的旋转或线性移动来实现的。在某些情况下,可通过计算机控制的偏转系统移动光束来实现焊接。工件机械手大多是单设计的,可以满足焊接设备的特定要求。
电子束焊技术早于1948年源起于德国,1952年制作了台电子束加工机,1958年诞生了台电子束焊机。真空电子束焊机提示它的基本原理是:真空条件下,电子枪发射的电子束在高电压(通常是20kV~300kV)加快下(0.3~0.7倍的光速),通过电磁透镜聚集成高能量密度的电子束,当电子束炮击工件时,电子的动能转化为热能,焊区的部分温度突然上升到6000℃以上,使工件材料熔化,完结焊接。
电子束焊按被焊工件所在环境的真空度可分为三种:高真空电子束焊,低真空电子束焊和非真空电子束焊:
高真空电子束焊在10-4~10-1Pa的压强下进行。真空条件,可以对熔池的“维护”防止金属元素的氧化和烧损,适用于活性金属、难熔金属和质量要求高的工件的焊接。
低真空电子束焊在10-1~10Pa的压强下进行,也具有束流密度和功率密度高的特征。由于只需抽到低真空,缩短了抽真空时间,提高了出产率,适用于批量大的零件的焊接和在出产线上运用。