Ідея електронно-променевого зварювання з'явилася в 50-х роках минулого століття у Франції. Вона полягала в тому, що зварювати більшість видів металів можна, бомбардуючи їх потоком негативно заряджених частинок. Досить швидко на світ з'явилися перші дослідні установки ЕЛС, і на цей момент вони з успіхом застосовуються в багатьох галузях промисловості, як правило - в високотехнологічному і високоточному виробництвах.

Принцип дії
Променева зварювання в цілому - це метод створення нерозривно-монолітного з'єднання металів впливом на їх стики високоенергетичного променя. При цьому природа променя може бути різною. В електронно-променевого зварювання промінь являє собою щільно скомпонований потік швидко рухаються, яким повідомляється велика кінетична енергія. При зіткненні з металевою поверхнею ця енергія переходить в теплоту, викликаючи розплавлення металів.

Вплив може бути як безперервним, так і імпульсним променем. В останньому випадку частота імпульсів зазвичай знаходиться в діапазоні від 100 до 500 Гц.
Існує і таке поняття, як зварювання світловим променем. Зрідка так помилково називають електронно-променеву зварювання. Насправді цей термін до неї непридатний, оскільки електронний промінь не відноситься до видів світлового випромінювання, так як невидимий. Світло - це діапазон електромагнітних випромінювань, видимих ​​людському оку. Зварюванням світловим променем правильніше називати лазерну зварювання. Лазерний промінь дійсно є потік когерентного світлового випромінювання.

Для ініціювання електронного потоку використовуються спеціальні установки - електронні гармати. Луч ініціюється потужним електричним полем, напруга якого сягає 100 кВ. При цьому в установці створюється максимально наближене до абсолютного вакууму стан. З неї викачують повітря, створюючи тиск порядку 10 в мінус 4 ... 10 в мінус 6 ступеня мм рт. ст. Це практична межа вакууму, якого можна досягти в промисловості.
Вакуумирование установки необхідно для того, щоб електрони не втрачали кінетичну енергію, стикаючись з атомами повітря. Воно дає приємний побічний ефект - в результаті цього відбувається дегазація шва. Зварювальне з'єднання не насичується елементами атмосферного повітря або захисних газів.

Дані обставини ведуть до того, що електронно-променеве зварювання має широкий спектр переваг - але в той же час і кілька суттєвих недоліків, які обмежують повсюдне поширення даного методу.

переваги
Електронно-променеве зварювання відноситься до високотехнологічних видів зварювальних робіт і застосовується, відповідно, на складних і високоточних виробництвах. Основний недолік у неї, по суті своїй, один - установка променевого зварювання складна у виробництві і монтажі, тому варто дуже дорого - порядку декількох мільйонів. Її застосування виправдане і рентабельно там, де вартість виробу на виході по всіх інших виробничих факторів корелює з вартістю зварювальної установки. Як правило, це галузі виробництва, де потрібно надвисокий якість з'єднання, в тому числі металів, зварювання яких іншими методами утруднена або неможлива. До таких відносяться хімічно активні метали (алюміній, магній і особливо титан), а також надтверді і тугоплавкі.

У електронно-променевого зварювання є й інші переваги. Вона має високий ККД, що тягне за собою споживання меншої кількості енергії, який потрібно витратити на одну операцію (в порівнянні з контактною або дугового електрозварювання).
Сварка електронно-променевим методом має мінімальну область плями нагріву - до 0, 00001 кв. см, менше - тільки у лазерного зварювання. У неї максимальна потужність в точці нагріву - до 100 мільйонів ват на кв. см (вище тільки у лазера).

Особливість електронно-променевої технології дозволяє виконати дегазацію зварного шва, з'являється можливість зварювати хімічно активні метали - ніобій, молібден, титан, цирконій. Можлива сварка дуже тугоплавких металів, таких, як вольфрам, так як основна енергія витрачається саме на нагрів точки контакту.
Немає необхідності використовувати додаткові засоби - припої, флюси, присадки, що плавляться і не плавляться електроди. широкий діапазон зварювальних деталей по товщині - від десятих часток міліметра до 200 мм.

Виникає можливість тонко регулювати глибину проплавлення і з'являється прецизійна точність. Сварка променем електронів йде практично без участі людини, оператор установки тільки задає і контролює параметри. У неї висока швидкість - до 5 см / сек, і є можливість виготовляти деталі дуже малих розмірів і складної конфігурації, варити в важкодоступних місцях.
При електронно-променевого зварювання з'являється шов «кинжального» перетину, глибокий і вузький, з мінімальним наплавленням. Величина кутових деформацій зводиться до мінімуму. 

недоліки
Зрозуміло, є у електронно-променевого зварювання і недоліки. Основний - висока вартість самої установки. До інших відносяться:
• складність контролю проплавления товстого металу - біля основи шва можуть зберегтися лакуни, повітряні пори;
• теоретична можливість підвищеної кількості бризок металу, появи підрізів або провисів (що характерно і для інших методів зварювання);
• тривала і складна настройка обладнання, що вимагає високої кваліфікації від наладчика;
• для кожної операції установку потрібно перенастроювати, що на практиці зменшує діапазон її можливостей. Чи не кожне з'єднання доцільно виконувати на верстаті електронно-променевого зварювання.

Крім того, перед початком електронно-променевого зварювання деталі необхідно дуже ретельно зачистити. Перший етап зачистки проводять механічними способами, а другий - фізико-хімічними, за допомогою спеціальних розчинників. У деяких випадках застосовується ще і третій - незначне оплавлення країв деталей, що з'єднуються перед зварюванням включенням установки на малій потужності.

конструкція установок
Установка електронно-променевого зварювання може бути змонтована стаціонарно, або розташовуватися всередині вакуумної камери. Вона завжди включає в себе, крім камери:
• катод і анод;
• механізм транспортування (самої гармати або деталей);
• насос для нагнітання вакууму;
• систему електромагнітного відхилення променя;
• систему позиціонування електронного пучка;
• різні допоміжні пристрої і систему управління на основі відповідного програмного забезпечення.

Як приклад можна привести установку ЕЛТУ-60. Цей апаратний комплекс вітчизняного виробництва (НИТКИ «Прогрес) призначений для однопрохідної зварювання різних, в тому числі різнорідних металів і сплавів. Має обмеження по товщині - до 30 мм.

Область, в якій використовується ця та аналогічні установки - створення повітряних і космічних кораблів, виготовлення турбін, ядерна енергетика, масове виготовлення підшипників, конструювання складних електровакуумних приладів, а також інші області особливо відповідального призначення.