В последние годы, как уже отмечалось, в нашей стране и за рубежом в разработке оборудования и технологии электроннолучевой сварки достигнуты значительные успехи и этот процесс в промышленных масштабах используется при сварке широкого круга изделий. Основными областями промышленного применения электроннолучевой сварки являются:
1. Сварка изделий из тугоплавких и химически активных металлов толщиной от нескольких десятых миллиметра до десяти и более миллиметров.
2. Соединение узлов электронных приборов, корпусов мощных электронных ламп и т. д., так как электроннолучевая сварка больше всего обеспечивает требования, предъявляемые к сварным соединениям в электронных приборах — статическую и динамическую прочность, вакуумную плотность, термостойкость, электропроводность, коррозионную стойкость, отсутствие следов окисления и загрязнения.
3. Соединение крупногабаритных изделий ответственного назначения из обычных, хорошо сваривающихся известными способами сварки плавлением материалов, когда требуется осуществлять сварку в труднодоступных местах (например, на дне глубокой и узкой разделки кромок) или допускается только присущее электроннолучевой сварке глубокое и узкое проплавление с минимальными размерами зоны термического влияния и минимальными деформациями.
4. Сварка изделий из некоторых трудносвариваемых жаропрочных сталей и сплавов аустенитного класса, у которых при малой металлоемкости сварного шва в определенной степени уменьшается склонность к образованию горячих трещин в сварном шве и околошовной зоне.
5. Соединение изделий из разнородных — как тугоплавких, так и обычных металлов, тем более если при сварке другими способами встречаются известные затруднения из-за ограниченной взаимной растворимости этих металлов в жидком состоянии или образования хрупких химических соединений.
Благодаря возможности точного управления положением и мощностью электронного луча процесс соединения разнородных металлов может осуществляться без расплавления одного из свариваемых металлов, обладающего более высокой температурой плавления, т. е. осуществляется сварка — пайка. Типичными примерами соединений подобного рода являются соединения меди с ниобием или молибденом, вольфрама с ниобием, меди с нержавеющей сталью и т. д.
6. Сварка импульсно-модулированным пучком высокоточных приборов и устройств, датчиков, капсул и т. д., когда требуется свести к минимуму термические удары и деформации, непосредственно в процессе герметизации прибора получить внутри его контролируемое разрежение и т. д.
7. Сварка изделий из высокопрочных сталей, высокопрочных сплавов на основе титана и алюминия без последующей термообработки.
8. Сварка изделий из отдельных элементов, прошедших полную термическую и механическую обработку, например шестерен, биметаллических циркулярных пил и т. д. Сварка в этом случае является окончательной операцией изготовления изделия.
9. Соединение микрообъектов в радиоэлектронике и приборостроении. В данной области предпочтение отдается высоковольтным электроннолучевым системам (ускоряющее напряжение 100—150 кв), которые позволяют без переналадки аппаратуры осуществлять размерную обработку материалов в процессе изготовления приборов.
Сварка конструкционных материалов толщиной 2—3 мм ведется расфокусированным пучком электронов при небольших значениях удельной мощности в пятне нагрева. Процесс формирования проплавления в этом случае сходен с имеющим место при аргоно-дуговой сварке неплавящимся электродом.
Сварка толстолистовых материалов осуществляется острофокусным пучком электронов. В начале при сварке толстолистового металла ввиду высокой концентрации энергии в пятне нагрева и высокого температурного градиента имеет место преимущественное испарение металла. Далее, по мере нагрева, металл плавится и образуется сварочная ванна. В последней появляется канал, который постепенно углубляется в жидкий металл вплоть до достижения состояния равновесия всех сил, воздействующих на сварочную ванну. Это позволяет сваривать детали толщиной до 100 мм и более за один проход. Сварка характеризуется малыми размерами сварочной ванны, большой скоростью нагрева и охлаждения металла, что позволяет получать высокие физико-механические свойства сварных соединений.
Промышленное использование рассмотренных выше процессов потребовало создания значительного количества разнообразных установок, отличающихся друг от друга назначением, общей и удельной мощностью электронного пучка, качеством защиты шва от воздействия атмосферных газов, степенью механизации, специализации и др.
Изучение конструкций и особенностей различных (отечественных и зарубежных) установок для электроннолучевой сварки, а также оценка возможных направлений дальнейшего их развития, позволили предложить классификацию, в основу которой заложены степень защиты сварного шва от воздействия атмосферных газов, область применения и габариты свариваемых изделий, степень специализации установки. Предложенная классификация приведена на рис. 153. По степени защиты шва все установки делятся на три класса:
1) установки для сварки в высоком вакууме 1 • 10-4 — 1 х X 10-5 мм рт. ст. и ниже;
2) установки для сварки в промежуточном вакууме 1 • 10-1 — — 1 . 10-2 мм рт. ст.;
3) установки для вневакуумной сварки.
Класс установки во многом определяет основные элементы ее электромеханического комплекса, а также параметры энергетического блока.
Установки для сварки в высоком вакууме обычно содержат следующие основные элементы: вакуумную камеру, откачную систему с механическими и диффузионными насосами, сварочные манипуляторы, системы наблюдения. Благодаря высокому вакууму удается получить остросфокусированный электронный пучок с высокой концентрацией энергии в пятне нагрева.
Конструкция установок для сварки в промежуточном вакууме более проста. Вакуумная камера выполняется по форме и размерам свариваемого изделия и имеет минимальный объем откачиваемого пространства. Откачная система состоит из двух частей:
1) маломощной системы откачки пушки, включающей механические и диффузионные насосы;
2) системы быстрой откачки камеры, состоящей из механических насосов предварительного разрежения.
Между пушкой и камерой устанавливается вакуумный затвор, открывающийся только во время выполнения сварки.
Концентрация энергии в пятне нагрева при сварке в промежуточном вакууме существенно снижается за счет некоторого рассеяния электронов.
Для конструкции установок вневакуумной электроннолучевой сварки характерны отсутствие вакуумной камеры, мощная ступенчатая откачная система, малое рабочее расстояние, необходимость в специальной биологической защите.
Энергетический комплекс установок этого класса — высоковольтный. Однако концентрация энергии в пятне нагрева при вне-вакуумной сварке невелика в результате рассеивания пучка при прохождении газового промежутка между пушкой и изделием.
Каждый класс установок в свою очередь делится на группы в зависимости от габаритов свариваемых изделий и области применения, а группы делятся на подгруппы по степени специализации. В настоящее время разделение на подгруппы имеет смысл только для наиболее многочисленных групп установок, значительно отличающихся друг от друга по степени специализации. Возникновение аналогичных подгрупп в остальных группах будет происходить в процессе дальнейшего развития сварочной техники. | 
