編者語：電子束焊接技術可以高效獲得高質量、大深寬比的焊縫，在航空航天等領域發揮著不可替代的作用，是宇宙空間焊接的唯一可行的焊接方法。經歷50年的發展，其應用領域已經從最初的“高精尖”行業逐步擴展到民用領域，在工業生產中發揮著重要的作用。

   眾多航天工程的啟動，促進了先進焊接技術的發展。其中，電子束焊接具有高能量密度、高熔透性、焊接變形區小、易于控制、能焊接難熔及異種金屬等優點，成為航天制造業中不可替代的一員。

　　我國大型飛機設計與制造、載人航天和探月工程等重大專項的陸續啟動，對先進焊接技術的發展具有強大牽引和推動作用，焊接技術已逐漸由原來的一種輔助制造工藝演變為一種關鍵制造技術。
　　從1882年出現碳弧焊開始，先后產生了埋弧焊、電阻焊、電渣焊及各種氣體保護焊。進入20世紀60年代以后，焊接新能源的開發使等離子焊接、真空電子束焊接和激光焊接等先進的高能束流焊接方法應運而生。在眾多的焊接技術中，電子束焊接技術憑借其高能量密度、高熔透性、焊接變形區小、易于控制和能焊接難熔及異種金屬等優點，在航空、航天、核能、動力、機械、汽車及電子醫療器械等眾多制造技術領域，發揮著不可替代的作用。
　　電子束焊接原理及特點
　　電子束焊接是利用電子槍中陰極所產生的電子在陰陽極間的高壓（25~300kV）加速電場作用下被加速至很高的速度（0.3~0.7倍光速），經磁透鏡會聚作用后，形成密集的高速電子流。高速運動的電子轟擊工件表面時，電子的動能轉化為材料的熱能，使材料迅速融化而達到焊接的目的。
　　電子束焊接中存在“小孔效應”使其能夠一次性焊透數百毫米厚的材料。小孔效應的形成是一個復雜的高溫流體動力學過程。當電子束轟擊金屬表面時，金屬被迅速熔化并達到沸點，一部分金屬被氣化。金屬蒸汽離開熔池時對液態金屬產生一個附加壓力，在與束流壓力的共同作用下，使熔化的金屬被排開，電子束可以繼續轟擊底部的固體金屬，連續作用下被焊金屬中很快形成小孔。電子束功率密度越高，小孔的深度越大。隨著電子束在工件上移動，小孔也隨著電子束一起運動，液態金屬繞過小孔流向熔池后部使小孔不斷鎖閉并凝固形成焊縫。
　　以上所述電子束焊接原理使其具備以下特點：
　　1.能量密度極高
　　電子束焊接能量密度高達107~109W/cm2，可以實現高速焊接（每分鐘數十米），深穿透焊接（焊接鋼厚度達150mm，焊接鋁合金可達300mm，深寬比達50：1）。極高的能量密度使電子束可以焊接各種難熔金屬，甚至包括陶瓷等非金屬，以及復合材料的可能性。
　　2.真空保護條件
　　焊接技術在發展過程中也在不斷改進和完善熔池的保護條件。電子束焊接大多是在真空中進行的，為焊縫金屬和整個零件提供了理想的保護條件，可防止材料氧化及其它有害氣體侵入。利用熔池與真空氣氛的壓差，有利于焊縫熔化金屬中所含氣體排出，減少焊縫氣孔，增加氣密性，提高焊縫強度。
　　3.束流容易控制
　　在所有的荷電基本粒子中，電子具有最小的質量（其靜止質量為9.1×10-28g）和很高的荷質比（1.74×108c/g），可以幾乎無慣性的受到電場或磁場的控制。使得電子束在目前已知的各種焊接熱源中，成為一種最容易操控的熱源。電子束的功率、焦點直徑和束流偏轉都可以精確調整，使電子束焊接適宜焊接精細零件或具有特殊結構的零件。
　　電子束焊接技術的發展及應用
　　1958 年，前蘇聯烏克蘭科學院巴東焊接研究所就研制出了前蘇聯的第1 臺實驗用電子束焊接裝置。早期主要應用于原子能工業中，隨后應用于航空發動機工業中。由于電子束焊接設備價格昂貴，只能用于原子能、航空、航天和電子工業等對焊接有特殊要求的部門。
　　20世紀70年代，電子束焊接技術日趨成熟，迅速普及到大批量生產行業。電子束極高的生產效率和顯著的經濟效益使電子束焊接在競爭激烈的民用工業部門顯示出強大的競爭力。這一時期，國外幾乎所有的汽車制造廠都已采用電子束焊接技術生產有關零部件。這一時期，電子束焊接基礎理論和應用基礎的研究也取得了許多富有實用意義的成果。
　　到20世紀80年代末到90年代初，電子束焊接進入了成熟和平穩發展期。電子束深穿透焊的優勢，使其在大型，大厚度重型結構件的焊接中開始發揮作用。1986年，我國的汽車工業開始使用電子束焊接工藝。采用電子束焊接結構的變速器，可控制變速器的軸向尺寸，能夠在原來尺寸的基礎上，增加變速檔次，大大改進輕型車的性能，提高經濟效益。
　　進入21世紀，隨著人類活動空間向太空的進一步擴展，電子束焊接技術的應用也逐步拓展到太空。高低溫度交替沖擊、失重、真空及宇宙線輻射等特殊的太空環境，對宇航零部件的結構設計、材料選擇及加工工藝都提出了極為苛刻的要求。實踐證明為了滿足上述特點，電子束焊接技術是必不可少的強有力的工具之一。
　　美國與前蘇聯都已成功研制了空間所用電子束焊機，為適應特殊的焊接環境，空間所用電子束焊機應具有以下特點：1.重量輕、體積小，以方便火箭運載及宇航員操作；2.要對宇宙輻射線進行仔細防護。強烈的宇宙射線會破壞半導體及絕緣器件，所以必須加以防護。3.需要考慮失重、超高真空、空間溫度交變的影響。
　　電子束焊接適用于航空器鈦合金部件的焊接。20世紀70年代末，McDonnell Douglas 就用電子束焊接F15戰斗機的鈦合金機翼和支架柱。  
　　Tornado戰斗機和F14 Tomcat 上各種幾何形狀機翼的翅殼都采用電子束焊接。上圖是采用電子束焊接技術焊接鈦合金舵芯結構件的示意圖。鈦合金舵芯骨架結構示意圖如圖a 所示，骨架上分布著一系列環向和輻射狀的加強筋，舵芯蒙皮與骨架上的加強筋主要采用電子束焊接而成，圖c為舵芯骨架與舵芯蒙皮連接后的舵芯示意圖。
　　在我國，電子束焊接技術已廣泛應用于汽車工業、齒輪加工業、精密儀器及電子儀表制造業、電工電能領域和航空航天領域的制造及維修業。我國重型汽車集團在“七五”期間，采用電子束焊接方法成功實現了奧地利引進項目的板材沖壓貨車橋殼的生產。在中國南方航空動力機械公司，許多航空發動機關鍵零部件和民品生產都使用了電子束焊接技術。
　　目前全世界已有幾千臺設備在核工業、航空宇航工業、精密加工業及重型機械等工業部門應用。在電子束焊接設備的研制開發上具有實力的國家及公司有：德國的PTR精密技術有限公司、英國的劍橋真空工程有限公司及英國接研究所( TWI) 、法國的TECH2META 公司以及烏克蘭的巴頓電焊研究所等。上述幾家公司及研究所的電子束焊接設備在國際上都有較高的知名度，所研發的電子束焊機各有其適用性及特點。其中烏克蘭巴頓研究所生產的中高壓電子束焊機，技術成熟，性能穩定，在前蘇聯的航空宇航焊接試驗中得到了成功的實踐應用。
　　電子束焊接技術可以高效獲得高質量、大深寬比的焊縫，在航空航天等領域發揮著不可替代的作用，是宇宙空間焊接的唯一可行的焊接方法。經歷50年的發展，其應用領域已經從最初的“高精尖”行業逐步擴展到民用領域，在工業生產中發揮著重要的作用。