電子束加工是利用高能量的會聚電子束的熱效應或電離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、熔煉，或直接使材料升華。電子束曝光則是一種利用電子束輻射效應的加工方法。
基本介紹
- 中文名：電子束加工
- 外文名：electronic beam processing
- 利用：高能量的會聚電子束的熱效應
- 屬性：加熱工具
- 發明於：1907年
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簡介
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、熔煉，或直接使材料升華。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，電子束的參數和位置可以精確和迅速地調節，能用計算機控制並在無污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
瓦/平方厘米時，電子束轟擊處的材料即局部熔化；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局部真空。
電子束鑽孔
用聚焦方法得到很細的、功率密度為
瓦/厘米的電子束周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。
電子束熔煉
電子束熔煉法發明於1907年，但直到50年代才用於熔煉難熔金屬，後來又用於熔煉活潑金屬（如Ti錠）和高級合金鋼。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煉機可用直熱式鎢絲作為電子槍的陰極。60千瓦以上熔煉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，可有每平方厘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。電子槍和熔煉室用不同的真空泵抽氣，真空度分別維持在10和10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。
特點
根據電子束流的產生原理，電子束加工具有如下特點：1)電子束髮射器發射的電子束流束斑極小，且可控，可以用於精密加工；2)對於各種不同的被處理材料，其效率可高達75%一98%，而所需的功率則較低；3)能量的發生和供應源可精確地靈活移動，並具有高的加工生產率；4)可方便地控制能量束，實現加工自動化；5)設備的使用具有高度靈活性，並可使用同一台設備進行電子束焊接、表面改善處理和其他電子束加工；6)電子束加工是在真空狀態下進行，對環境幾乎沒有污染；7)電子束加工對設備和系統的真空度要求較高，使得電子束加工價格昂貴，一定程度上限制了其在生產中的套用。
