1.电子束加工的原理

电子束加工是在真空条件下，利用聚焦后能量密度极高（10⁶～10⁹W/cm²）的电子束，以极高的速度冲击到工件表面被加工部位，在极短的时间（几分之一微妙）内，其能量的大部分转变为热能，使被冲击部分的工件材料达到几千摄氏度以上的高温，从而引起材料的局部熔化，被真空系统抽走。

电子束加工的基本原理是：在真空中从灼热的灯丝阴极发射出的电子，在高电压（30～200kV）作用下被加速到很高的速度，通过电磁透镜会聚成一束高功率密度（10⁵～10⁹W/cm²）的电子束。当冲击到工件时，电子束的动能立即转变成为热能，产生出极高的温度，足以使任何材料瞬时熔化、汽化，从而可进行焊接、穿孔、刻槽和切割等加工。由于电子束和气体分子碰撞时会产生能量损失和散射，因此，加工一般在真空中进行。图10-9所示为电子束加工的原理。

图10-9 电子束加工的原理

2.电子束加工的优点和缺点

（1）电子束加工的主要优点

1）电子束能聚焦成很小的斑点（直径一般为0.01～0.05mm），且可控，可以用于精密加工，适合于加工微小的圆孔、异形孔或槽。

2）功率密度高，能加工高熔点和难加工材料，如钨、钼、不锈钢、金刚石、蓝宝石、水晶、玻璃、陶瓷和半导体材料等。

3）无机械接触作用，无工具损耗问题。

4）加工速度快，如在0.1mm厚的不锈钢板上穿微小孔每秒可达3000个，切割1mm厚的钢板速度可达240mm/min。

5）设备的使用具有高度灵活性，并可使用同一台设备进行电子束焊接、表面改善处理和其他电子束加工。(www.daowen.com)

6）电子束加工是在真空状态下进行的，对环境几乎没有污染。

7）对于各种不同的被处理材料，其效率可高达75%～98%，而所需的功率则较低。

8）能量的发生和供应源可精确地灵活移动，并具有高的加工生产率。

9）可方便地控制能量束，实现加工自动化。

（2）电子束加工的主要缺点

1）由于使用高电压，会产生较强的X射线，必须采取相应的安全措施。

2）需要在真空装置中进行加工。

3）设备造价高。电子束加工对设备和系统的真空度要求较高，使得电子束加工价格昂贵，一定程度上限制了其在生产中的应用。

图10-10所示为采用三束电子束同时焊接齿轮的实例，结果表明与单束电子束焊接相比，此种方式可以明显减小齿轮焊接变形，而且大大提高了加工效率。

图10-10 三束电子束同时焊接齿轮