電子ビーム溶接

電子ビーム溶接とは

溶接には、「融接」「圧接」「ろう接」の3種類があります。電子ビーム溶接はこのうち「融接」の一種で、電子ビームを当てて母材を接合する方法です。高温にならず接合面に深く溶け込めることが特徴。精密な溶接をしたいときに向いており、人工衛星・深海探査船・エネルギー加速器などに使われます。

電子ビーム溶接の仕組み

真空中の陰極をフィラメントで加熱した際に放出される電子を電圧で加速し、電磁コイルで収束させ母材に当てます。このときに発生する高い熱エネルギーを利用した溶接方法です。レーザー溶接との違いは、真空状態が必要なことと、装置が大型なことです。電子ビームの方が溶け込みが深いため、厚板の溶接に向いています。

電子ビーム溶接の種類

真空中で行われる「高真空型」が電子ビームの基本です。薄板から厚板、微細溶接まで、歪みの少ない溶接ができます。近年は、完全な真空でなくても溶接できる「低真空型」や電子銃が移動する電子ビーム溶接機「電子銃移動型」も開発されています。

電子ビーム溶接のメリット

熱影響が少ない

入熱範囲が狭く、溶接対象物に与える熱影響が少ないことが特徴です。このことから熱歪みがあまり発生しません。幅が狭いため、溶け込みが深く、厚板の溶接も可能。薄板も溶接でき、精密な溶接ができます。

酸化を抑制できる

真空中での加工になるため、溶接対象物の酸化や窒化を抑制できます。また、異種金属同士の溶接にも対応できるなど、対応幅の広さも特徴です。高融点材料、活性金属、熱伝導率の高い材料でも溶接できます。

電子ビーム溶接のデメリット

磁性のある材料には向いていない

磁性のある材料は、電子ビームが曲がってしまうため溶接できません。磁性のある材料を溶接したい場合は、あらかじめ脱磁を行う必要があります。ただし、状況によっては、脱磁後でも溶接できないケースがあるので注意してください。

製品サイズに制限がある

真空状態での加工のため、真空室（真空チャンバ）の大きさが加工できるサイズの限界です。溶接する対象物の製品サイズに制限がある点もデメリットと言えるでしょう。また、真空引きと大気開放に時間が必要です。