Das Elektronenstrahlschweißen (EBW) ist ein Schmelzschweißverfahren, bei dem ein schmaler Strahl hochenergetischer Elektronen verwendet wird, um Material zu schmelzen und eine Schweißnaht zu erzeugen, die zwei Metallteile verbindet. Elektronen – negativ geladene subatomare Teilchen – werden beschleunigt, bis sie 30 bis 70 Prozent der Lichtgeschwindigkeit erreichen. Bei dieser Geschwindigkeit ist der Elektronenstrahl in der Lage, die zu verschweißenden Oberflächen auf die erforderliche Temperatur zu erhitzen. EBW ist eine Form des Niederdruckschweißens, die ein Hochvakuum erfordert. Die Anforderungen von EBW machen es zu einer der teureren Formen des Schmelzschweißens, aber die Qualität und Tiefe der Schweißnaht machen es zur besten Wahl für bestimmte Situationen, wie beispielsweise einige Luftfahrtanwendungen.
Im Gegensatz zu einigen anderen Schweißformen benötigt das Elektronenstrahlschweißen keinen „Zusatzdraht“ – einen Metallfaden, der zwischen die beiden zu verschweißenden Teile gelegt wird. Die gesamte Schweißnaht wird aus dem Metall der verbundenen Teile erstellt. Der Strahl des EBW ist sehr schmal, sodass er in Situationen funktioniert, in denen eine minimale Erwärmung des Gesamtmaterials erwünscht ist.
Um den Strahl in EBW zu erzeugen, wird ein Vakuum benötigt. Normalerweise kann eine Reihe von Kammern auf unterschiedlichen Ebenen verwendet werden, um eine EBW zu erzeugen, die Material außerhalb des Vakuums schweißen kann. Die Niedrig- oder Nicht-Vakuum-Methoden können jedoch die Reinheit der Schweißnaht sowie eine abnehmende Tiefe und zunehmende Breite opfern.
Das Elektronenstrahlschweißen bietet gegenüber anderen Arten des Schmelzschweißens eine Reihe von Vorteilen. Das größere Tiefen-zu-Breiten-Verhältnis von EBW im Vakuum macht es gut für dicke Fugen geeignet. Der schmale Balkenverlauf trägt auch dazu bei, den Verzug der geschweißten Materialien zu begrenzen, indem die gesamte erwärmte Oberfläche reduziert wird. Die Schweißnahtgröße kann gleichmäßiger sein als bei anderen Schweißnähten, und EBW erzeugt typischerweise eine überdurchschnittlich starke Schweißnaht.
Die Natur von EBW kann es auch nützlich machen, unähnliche Metalle zu verbinden. Elektronenstrahlschweißen kann sogar zum Verbinden von reaktiven Metallen – Metallen, die beim Erhitzen leicht reagieren – und hochschmelzenden Metallen – hitzebeständigen Metallen mit einem Schmelzpunkt von über 3000 bis 3100°F (ca. 1650 bis 1700°C) – funktionieren.
Das unerschwinglichste Merkmal des Elektronenstrahlschweißens sind die Kosten für die Ausrüstung, die viel spezialisierter sind als bei anderen Schmelzschweißtechniken. Auch können hohe Rüstkosten vor dem Verlegen der Schweißnaht anfallen. Die Notwendigkeit, in einem Vakuum zu arbeiten, kann auch die Größe der Teile einschränken, die mit EBW verbunden werden können.