電子束焊的分類方法很多。按被焊工件所處的環境的真空度可分為三種:高真空電子束焊,低真空電子束焊和非真空電子束焊。
高真空電子束焊是在10-4~10-1Pa的壓強下進行的。良好的真空條件,可以對熔池的“保護”防止金屬元素的氧化和燒損,適用于活性金屬、難熔金屬和質量要求高的工件的焊接。
低真空電子束焊是在10-1~10Pa的壓強下進行的。壓強為4Pa時束流密度及其相應的功率密度的大值與高真空的大值相差很小。因此,低真空電子束焊也具有束流密度和功率密度高的特點。由于只需抽到低真空,明顯地縮短了抽真空時間,提高了生產率,適用于批量大的零件的焊接和在生產線上使用。
在非真空電子束焊機中,電子束仍是在高真空條件下產生的,然后穿過一組光闌、氣阻和若干級預真空小室,射到處于大氣壓力下的工件上。在壓強增加到7~15Pa時,由于散射,電子束功率密度明顯下降。在大氣壓下,電子束散射更加強烈。即使將電子槍的工作距離限制在20~50mm,焊縫深寬比大也只能達到5:1。目前,非真空電子束焊接能夠達到的大熔深為30mm。這種方法的優點是不需真空室,因而可以焊接尺寸大的工件,生產率較高。
電子束在30~150kV的加速電壓作用下,被加速到光速的1/2~2/3倍,高速電子流轟擊工件表面,使其表層溫度達到104℃以上、功率密度達到107W/cm2。因此,能量密度高度集中和局部高溫是電子束焊接的Z大特點。但在常規加速電壓的作用下,電子束穿透工件的深度僅為幾十分之一毫米,這與電子束焊縫的熔深(Z大可達300mm)相比是微不足道的。
將活性劑應用于電子束焊也是目前活性焊接研究的重要領域之一。在一定條件下,活性劑對電子束焊的熔深影響很大,現已逐步形成了活性電子束焊的新技術。
與傳統電子束焊相比,活性電子束焊的特點為:
①使用活性劑可明顯減小熔池上部寬度,改變熔池形狀。
②SiO2、TiO2、Cr2O3單組元活性劑對電子束焊接熔深增加有影響。
③由SiO2、TiO2、Cr2O3等組成的多組元不銹鋼電子束焊活性劑,可使聚焦電子束焊接熔深增加兩倍多。
④使用活性劑后,聚焦電流和束流對電子束焊熔深增加有影響。