جوشکاری بروش الکترونی

بعد از اینکه در اواخر دهه 1950 جوشکاری EBW برای اولین بار به عنوان اولین پروسه جوشکاری استفاده شد، این فرآیند یک مقبولیت گسترده در صنعت بدست آورد. در ابتدا در صنایع هسته‌ای بکار برده شد، و بعد مختصراً در صنایع فضایی و هواپیمایی، به کار گماشته شد، به سرعت تشخیص داده شد که فرآیند دارای ظرفیت لازم برای افزایش دادن کیفیت و قابلیت اعتماد قطعات بسیار حساس و بحرانی که در این صنایع استفاده شده است را دارد. فرآیند همچنین هزینه های ساخت را نیز کاهش داد. در طول این دورة ابتدایی کاربرد تجاری، فرآیند اکیداً برای عملیات در محفظة خلاء محدود شد. هر چند که سیستمی به زودی توسعه یافت که خلاء بالا تنها در قسمت تولید اشعه لازم بود. این سیستم اجازة انتخاب جوشکاری در یک محیط نیمه خلاء یا در یک محیط بدون خلاء را می‌دهد. این پیشرفت منجر بر مقبولیت آن توسط سازندگان خودروهای تجاری و سازندگان کالاهای معرفی شده در نتیجه جوشکاری EBW در رنج گسترده‌ای از صنایع در کل جهان استفاده شده است. از اواخر دهة 1960 فرآیند هر دو تای جوش کم عمق و جوش بسیار عمیق تک پاسه را با کمترین مقدار اعوجاج حرارتی در قطعه کار را فراهم کرد. 

مرور فرآیند :
EBW یک فرآیند اتصال نفوذی می‌باشد که اتصال مواد را با حرارتی که توسط برخورد اشعه که قبلاً انرژی بالایی به الکترون‌های آن داده شده است، به محل اتصال که باید جوشکاری شود بدست می‌آید. الکترون ذرات بنیادی ماده است که توسط بار منفی و جرم بسیار کوچک مشخص شد‌ه‌اند. برای EBW اینها (الکترون‌ها) توسط شتاب دادن در سرعت‌هایی حدود 30 الی 70 درصد سرعت نور، به حالت انرژی بالایی رسانده می‌شوند. اساساً جوشکاری اشعة الکترون با همان روش لامپ تصویر (picture tube) تلویزیون عمل می‌کند تفاوت اولیه این است که لامپ تصویر تلویزیون از یک اشعة الکترونی با شدت کم برای اسکن کردن پیوسته سطح صفحة‌ نمایش درخشان، استفاده می‌کند و بدین وسیله یک تصویر ساخته می‌شود. تفنگ جوشکاری اشعة الکترونی از یک اشعه با شدت بالا برای بمباران کردن پیوسته اتصال جوش استفاده می‌کند که این انرژی را به انرژی حرارتی ورودی مورد نیاز برای جوش نفوذی تبدیل می‌کند. در هر دوی این موارد، اشعة الکترونها به همان روش مشابه ایجاد می‌شود، استفاده از یک تفنگ الکترونی که به طور نمونه شامل بعضی از انواع ساطع کننده‌های الکترونی ترمویونی (به صورت نرمال به فیلمان یا کاتد تفنگ برمی گردد)، الکترود کنترل کنندة انحراف (به صورت نرمال به شبکة تفنگ یا کاپ شبکة تفنگ برمی‌گردد) و یک آند است. دستگاههای تکمیلی مختلفی، نظیر سیم پیچ‌های انحرافی یا متمرکز کننده برای انحراف دادن و متمرکز کردن اشعه فراهم شده‌اند. در EBW، سیستم کلی تولید اشعه (تفنگ و قسمت‌های مربوط در دوربین و ...) یا تفنگ اشعة الکترونی / مونتاژ ستونی، یا ستون تفنگ اشعة الکترونی نامیده می‌شود. 
اساس عملیات :
قلب فرایند جوشکاری با اشعه الکترونی، تفنگ اشعه الکترونی / قسمت مونتاژ ستونی است که نمایش ساده‌ای در تصویر 1می‌باشد. الکترونها با گرم کردن مواد ساطع کننده‌ای که به صورت منفی باردار شده‌اند، و تا بازه دمائی انتشار ترمودینامیکی آنها، تولید می‌شوند و بنابراین منجر می‌شود که الکترونها در کاتد یا ساطع کننده به جوشش درآیند و جذب آندی که با بار مثبت باردار شده است 
شوند.  
شبکة شکل داده شده محفظة جهت دهنده‌ای که به صورت دقیق در اطراف ساطع کننده نصب شده است که یک میدان الکترواستاتیک به وجود می‌آورد که همزمان الکترونها را به صورت اشعه الکترونی هم شتاب می‌بخشد و هم جهت می‌بخشد و این اشعه از تفنگ به واسطه‌ی دریچه و سوراخی که بر روی آن قرار دارد خارج می‌شود. 

 
شکل 1
در یک تفنگ دو قلبی (کاتد- آند) الکترودی که پرتوهای الکترون را شکل می‌دهد و ساطع کننده هر دو دارای یک نوع پتانسیل می‌باشند، که به عنوان کاتد می‌باشند، در یک تفنگ سه قطبی (کاتد- شبکه فرمانی (grid)- آند) آن دو دارای پتانسیل متفاوت می‌باشند (یکی مثبت- یکی منفی)؛ بنابراین شبکه شکل داده شدة اشعه می‌تواند قدری به سمت مقادیر منفی تر ساطع کننده متمایل گردد که این برای کنترل کردن جریان اشعه می‌باشد. در این مورد ساطع کننده خود به تنهایی کاتد نامیده می‌شود (یا فیلمان) و الکترود شکل دهنده اشعه الکترونی محفظه جهت دهنده (bias cup) یا شبکه فرمان (grid up) نامیده می‌شود. به خاطر اینکه در هر دو مورد آند در داخل تفنگ الکترونی جای دارد، تولید اشعه (شتاب دادن و شکل دادن) کاملاً مستقل از قطعه کار انجام می‌گیرد. (ربطی به قطعه کار ندارد).
در هنگام خروج اشعه از تفنگ این اشعه الکترونی با سرعت در بازة 70-30 درصد سرعت نور هنگامی که ولتاژ عملکرد در بازة 200-25 کیلو ولت می‌باشد، شتاب می‌یابد اشعه بعد از آن به سمت قطعه کار می‌رود. هنگامی که اشعه از تفنگ خارج می‌شود پهنای اشعه به تدریج نسبت به فاصله‌ای که می‌پیماید افزایش می‌یابد همانگونه که در شکل 1 نشان داده شده است. این واگرایی از این حقیقت نتیجه گرفته می‌شود که تمام الکترونها در اشعه الکترونی دارای یک مقدار سرعت شعاعی می‌باشند که به علت انرژی حرارتی موجود در آنها می‌باشد و علاوه بر این تمام الکترونها دارای درجه ای از خاصیت دفع متقابل (بارهای هم نام) می‌باشند بنابراین برای خنثی نمودن این خاصیت ذاتی واگرایی یک سیستم لنز الکترومغناطیسی استفاده شده تا اشعه را همگرا نماید به طوری که آن را بر روی یک نقطه‌ی کوچک روی قطعه کار متمرکز می‌نماید. زاویه‌های همگرایی و واگرایی اشعه نسبتاً کم می‌باشند به طوری که اشعه متمرکز شده دارای محدودة کانونی یا «عمق کانونی» قابل استفاده می‌باشد و تا فاصلة یک اینچ یا بیشتر نیز گسترش می‌یابد. همچنان که در شکل 1 نشان داده شده است. 
در عمل نرخ انرژی ورودی به موضع جوش توسط چهار متغیر اساسی قابل کنترل می‌باشد:
1) تعداد الکترونهایی که در هر ثانیه‌ بر روی قطعه کار پرتاب می‌شود (شدت جریان اشعه‌ی الکترونِی)
2) بزرگی سرعت این الکترونها (ولتاژ شتاب دهنده اشعه الکترونی)
3) درجه‌ تمرکزی که اشعه بر روی قطعه کار پیدا می‌کند (اندازة نقطه کانونی اشعه)
4) سرعت جابه‌جایی که قطعه کار یا اشعة الکترونی دارد. (سرعت جوشکاری)
ماکزیمم ولتاژها و جریانهای شتاب دهنده‌ی اشعه که توسط تفنگ اشعه الکترونی / مجموعه ستونی به صورت تجاری در دسترس می‌باشد، به ترتیب در رنج‌های 200-25 کیلو ولت و 1000-50 میلی آمپر تغییر می‌کند. و اشعه‌های الکترونی که توسط این سیستم‌ها تولید می‌شوند، معمولاً می‌تواند در قطرهایی در رنج 0.03-0.01 اینچ (mm0.76-0.25) تمرکز کند. 
میزان توان و چگالی توان قابل دستیابی با اشعه مورد نظر می‌تواند به ترتیب مقادیر kw100 و w/in2 107 (w/mm2 104×1.5) را در اختیار ما گذارد، این مقدار چگالی انرژی خیلی بیشتر از مقدار موجود که در جوشکاری با قوس الکتریکی می‌باشد، هست. 
توانایی بالقوه جوشکاری یک سیستم اشعة الکترونی توسط ماکزیمیم چگالی توان که سیستم می‌تواند بر روی قطعه کار تخلیه بکند، مشخص می‌شود. این فاکتور مقایسه‌ای به ماکزیمم توان اشعه (ولتاژ×جریان) و سیستم اندازة نقطة کانونی که با این سیستم سرعت (2W/mm 105×1.55) ساخته شده است، اما اینها هنوز به صورت تجاری در دسترس نمی‌باشند. 
در چگالی‌های توان تقریباً و بیشتر اشعه الکترونی قادر به نفوذ فوری به داخل قطعه کار جامد (solid) یا یک اتصال لب به لب می‌باشد تا یک بخار نازک (به اندازة سوراخ کلید) به وجود آورد که آن را مذاب فلز احاطه کرده است. همچنان که اشعه در طول اتصال جوشکاری در حال پیش روی می‌باشد فلز مذاب را تشکیل می‌دهد. در بیشتر کاربردها نفوذ جوش ایجاد شده بیشتر از عرض جوش می‌باشد و منطقه‌ای که تحت تأثیر حرارت قرار گرفته است بسیار نازک می‌باشد. برای مثال، عرض یک جوش لب به لب در یک ورق فولادی به ضخامت in 0.5 (mm13) در شرایط خلاء می‌تواند کوچکتر از 0.030 in (mm0.8) باشد. این مقایسه واضحی نسبت به ناحیه جوشکاری تولید شده در نقاط اتصال جوشکاری قوس الکتریکی و جوشکاری با گاز می‌باشد. در حالی که نفوذ اساساً توسط هدایت مذاب بدست می‌آید. 
به خاطر اینکه جوش EB از روزنة کوچک موضع جوشکاری که اشعه آن را ایجاد کرده است، نتیجه می‌شود زاویه تقاطع آن (اشعه) که با سطح قطعه کار برخورد می‌کند می‌تواند زاویة نهایی روزنة کوچک موضع جوشکاری (و بنابراین ناحیة جوش) را که نسبت به آن سطح تولید می‌شود، تحت تأثیر قرار دهد. 
یک اشعه الکترونی به سهولت می‌تواند توسط منحرف کننده الکترومغناطیس منحرف شود. این خاصیت می‌تواند الگوهای جابه‌جایی خاصی از نقطه اثر اشعه را در اختیار گذارد (دایره- بیضی- پاپیون و ...) که بتوان بر روی سطح قطعه کار ایجاد کرد. هنگامی که یک الگوساز الکترونیکی برای هدایت سیستم سیم پیچ‌های انحنا دهنده استفاده می‌شود چنان که در تصویر 2 نشان داده شده است. در مواردی نیز این توانایی منحرف نمودن اشعه را می‌توان به عنوان تأمین جابه‌جایی حرکتی استفاده نمود. هر چند که در بسیاری موارد منحرف نمودن اشعه برای تنظیم اشعه به روی اتصال جوشکاری و یا اعمال الگوهای انحرافی می‌باشد. این انحراف چگالی توان متوسط که در اتصال جوشکاری اعمال می‌شود را تعدیل می‌نماید و منجر به تغییراتی در خصوصیات جوش بدست آمده می‌شود. همچنان که قبلاً اشاره شده هنگام استفاده از هر گونه انحراف اشعه همیشه باید توجه مورد نظر را داشت که مطمئن شویم که زاویه تلاقی اشعه به صورت ناخواسته نتایج نهایی جوشکاری را تحت تأثیر قرار ندهد. 
 
شکل 2
متغیرهای فرایند:
هم اکنون از سه روش زاویه جوشکاری با اشعه الکترونی استفاده می‌شود.. آنها به شرح زیر هستند خلاء بالا (EBM-MV) و نیمه خلاء(EBM-MV) و بدون خلاء (EBW-NV) تفاوتهای عمده بین این 3 حالت فرایند فشار محیطی می‌باشد که جوشکاری در آن انجام می‌گیرد در مورد حالت خلاء بالا (اغلب تحت عنوان «خلاء شدید» هم گفته می‌شود). جوشکاری در رنج فشار تور (torr) انجام می‌شود. در مورد حالت نیمه خلاء رنج فشار مورد نظر 25-3-10 تور می‌باشد. در این رنج فشار (10-3-25 torr) محدوده‌ی فشار از (10-3-1 torr) اغلب خلاء جزئی یا خلاء ملایم (soft) نامیده می‌شود و محدوده فشار (1-25 torr) فشار سریع (quick) نامیده می‌شود جوشکاری اشعه الکترونی بدون خلاء در فشار اتمسفر انجام می‌گیرد و بدین جهت بعضی وقت‌ها از آن به عنوان EBW اتمسفر یک نام برده می‌شود. در تمام حالت‌ها فشار تفنگ اشعه الکترونی بایستی زیر 10-4torr نگه داشته شود، برای داشتن فرایندی پویا و مؤثر. 
جوشکاری خلاء بالا و نیمه خلاء در داخل یک محفظه‌ی خلاء انجام می‌گیرد. این باعث تحمیل یک زمان تخلیه برای تولید یک محیط با خلوص می‌شود. ماشینهای جوشکاری نیمه خلاء بیشتر مزایای جوشکاری در خلاء بالا را می‌تواند داشته باشد. با زمانهای تخلیه کوتاهتر محفظه که منجر به نرخ تولید بالا می‌شود. جوشکاری EB در محیط بدون خلاء، هر چند که زمان تخلیه (برای ایجاد خلاء) لازم نیست، اما برای همة کاربردها مناسب نیست. برای اینکه جوش که این روش تولید می‌کند معمولاً عریض‌تر و کم عمق‌تر از جوش EB تولید شده با توان معادل در خلاء است. با عملیات نیمه خلاء اشعه در یک خلاء بالا تولید می‌شود و به یک محفظة جوشکاری پرتاب می‌شود که در فشار بالاتر عمل می‌کند. این کار توسط تعبیه یک روزنه در زیر ستون تولید اشعه فراهم می‌شود که به اندازة کافی بزرگ است که اشعه از آن رد شود، اما روزنه به اندازة کافی کوچک است که از نفوذ عمده گازها به داخل محفظة تفنگ جلوگیری کند. در تجهیزات جوشکاری اشعة الکترونی در محیط بدون خلاء اشعه در محیط با خلاء بالا تولید می‌شود و سپس از طریق چندین روزنه طراحی شدة مخصوص که چندین محفظه را از هم جدا کرده، پرتاب می‌شود قبل از رسیدن به موضع جوشکاری که فشار اتمسفری است. 
برای جوشکاری با اشعه الکترونی در محیط بدون خلاء که به صورت مستقیم در اتمسفر محیط است، ولتاژهای شتاب دهندة اشعة بیش از 150 کیلو ولت نیاز می‌باشد، هر چند که اگر محیط فشار اتمسفری اطراف قطعات به هم جوش خورده یک گازی مثل فیلم باشد، ولتاژهای شتاب دهندة اشعه کمتر از 150 کیلو ولت می‌تواند برخی اوقات اعمال گردد. شکل 3 سه حالت اساسی جوشکاری با اشعة الکترون را نشان می‌دهد. یک تفنگ اشعة الکترونی ثابت ستونی نشان داده شده است که در قسمت بیرونی بدنه دستگاههای با خلاء بالاو نیمه خلاء نصب شده است که برای تشریح این دو حالت است. یک ستون متحرک تفنگ اشعة الکترونی همچنین می‌تواند در قسمت داخلی بدنة دستگاههای خلاء بالا و نیمه خلاء که در تصویر4 تشریح شده است. این معمولاً برای تأمین درجة بالاتر توانایی حرکت ستون تفنگ به کار برده می‌شود. 
 
شکل 3
 
شکل 4
جوشکاری در محیط با خلاء بالا (High Vacunn) :
خلاء بالا (torr 10-3 یا کمتر) محیط لازم برای کلیة تفنگ‌های الکترونی می‌باشد. به این صورت که هر چند که مدل‌های مخصوص، اجازة ورود اشعه به یک محیط پرفشار را می‌دهند، تفنگ خودش در فشارهای بالاتر از (10-4 torr) در صورت مؤثر عمل نخواهد کرد. مزایای اساسی جوشکاری EBM در خلاء با فشار بالا به صورت زیر می‌باشد: 
1) بیشترین نفوذ جوش و کمترین عرض جوش می‌تواند حاصل گردد، و بدین وسیله کمترین مقدار انقباض و کج شدن حاصل می‌شود. یک نسبت بالای عمق به عرض به دلیل چگالی بالای انرژی در اشعه و حالت ذوب شدن موضعی که به صورت سطح کلید (key hole) می‌باشد، می‌تواند حاصل گردد. 
2) بیشترین خلوص فلز جوش به خاطر محیط نسبتاً تمیزی که به وسیلة خلاء بالا ایجاد می‌گردد، امکان پذیر است. 
3) فاصلة نسبتاً زیاد بین قطعه کار و تفنگ که در خلاء شدید امکان پذیر است، باعث بهبود توانایی اپراتور در مشاهده فرآیند جوشکاری شده و نهایتاً باعث جوشکاری اتصالات غیر قابل دسترس می‌شود. به خاطر اینکه الکترونها در اشعه در اثر برخورد با مولکولهای گاز باقیمانده پراکنده خواهند شد که ممکن است در مسیر اشعه وجود داشته باشند، و به خاطر اینکه فرکانس که با این برخوردها اتفاق می‌افتد، به طور مستقیم با هر دوی تمرکز مولکولهای گاز و فاصلة کلی طی شده تغییر می‌کند، استفاده از محیط با خلاء بالا این پراکندگی را کاهش می‌دهد. (به خصوص هنگامی که فواصل طولانی حرکت اشعه به کار گرفته شود). 
خلاء بالا خطر در معرض بودن منطقة جوش داغ را در برابر آلوگی اکسیژن و نیتروژن کاهش می‌دهد، و به طور همزمان باعث می‌شود که گازهایی که در طول جوشکاری ظاهر می‌شوند به سرعت از فلز جوش دور شوند، و بدین وسیله باعث بهبود خلوص فلز جوش می‌گردد. بدین دلیل، جوشکاری در خلاء بالا برای جوشکاری فلزات واکنش پذیر بالا بسیار مناسب‌تر از متغیرهای فرآیند جوشکاری بدون خلاء و نیمه خلاء می‌باشد. تولید خلاء بالا احتیاج به چندین بار پمپ کردن دارد که به طور شخصی سرعتهای تولید را محدود می‌کند. این محدودیت مربوط به پمپ می‌تواند تا حدودی جبران گردد اگر تعدادی از مجموعه‌های مونتاژی تنها در یک بارگذاری و در حجم کوچک محفظه جوشکاری گردند. تعداد قطعاتی که می‌تواند جوشکاری گردد، در هر بچ بار گذاری، توسط حجم محفظه‌ای که به کار گرفته شده است محدود خواهد شد. در نتیجه جوشکاری در خلاء بالا معمولاً هنگامی بسیار مناسب خواهد بود که نرخهای تولید نسبتاً پایینی را شامل شود. انواع مختلف طرحهای انتقال قطعه به صورت «هوا به هوا» (air- to- air) توسعه یافته‌اند که این امکان را می‌دهند که بدون احتیاج به تخلیه کردن فشار خلاء، قطعات را به داخل و خارج آن محفظه انتقال داد. این روشها امکان استفاده EBW با خلاء بالا را در حدود کاربردهای اتصالی با حجم تولید بالا، را فراهم می‌کند، نظیر جوشکاری تیغه‌های اره دو فلزی (bimetallic)
جوشکاری در محیط نیمه خلاء :
طرح اصلی و عمدة جوشکاری در محیط نیمه خلاء عبارت است توانایی جوشکاری بدون پمپ کردن به محفظة جوشکاری برای فشار خیلی پایین (خلاء بالا). وقتی که محفظه کوچک است، زمان پمپ کردنی که نیاز است ممکن است تنها چند ثانیه باشد، که اهمیت بالایی در مسائل اقتصادی دارد. این باعث می‌شود که جوشکاری در محیط نیمه خلاء به صورت ایده آل مناسب برای استفاده در تولید سری (mass production) قطعاتی که شامل اعمال تکراری جوشکاری می‌باشند، شود و اینکه یک محفظة جوشکاری با حجم کم استفاده شود. برای مثال چرخ دنده‌ها می‌توانند به صورت موفقیت آمیزی در شرایط نهایی ماشین کاری شان یا در شرایط منگنز کاری (stamped) به شفت‌ها جوشکاری شوند، بدون نیاز به عملیات نهایی بعدی جهت رسیدن به تلرانس‌های ابعادی مورد نظر نظیر عملیاتی که در شکل 5 نشان داده شده است. به خاطر اینکه جوشکاری در محیط نیمه خلاء در فشارهایی با تمرکز هوایی مشخص (100 ppm) انجام می‌گیرد، این مدل EBW نسبت به جوشکاری با خلاء بالا برای فلزات واکنش پذیر کمتر مطلوب می‌باشد. علاوه بر آن احتیاج به عملیات حرارتی تخصصی بعد از جوش دارد، بسیاری از فلزات دیرگداز احتیاج به محیط جوشکاری فوق تمیز دارند. 
این تمرکز بالاتر از هوا همچنین الکترون‌های اشعه‌زا را پراکنده می‌کند، باعث بزرگ شدن قطر اشعه و کاهش چگالی قدرت می‌شود. این در مورد جوش‌هایی نتیجه می‌دهد که قدری عریض‌تر، مخروطی بودن آنها بیشتر، و نفوذ کمتر از جوش‌های مشابه همان نوع که تحت شرایط خلاء بالا تولید شده‌اند، دارند.
جوشکاری در محیط بدون خلاء :
مهمترین و عمده‌ترین مزیت جوشکاری در محیط بدون خلاء عبارت است از اینکه قطعه کار نیاز ندارند که در یک محفظه خلاء باشد. حذف زمان تخلیه محفظه باعث سرعت‌های تولید بالاتر گشته و هزینه کمتر را برای هر قطعه تحمیل می‌کند. همچنین اندازه قطعاتی که باید جوشکاری گردد توسط اندازه محفظه محدود نمی‌گردد. این مزایا، به هر حال، با این شرایط بدست می‌آید که قادر به تأمین نسبت‌های عمق به عرض، نفوذ جوش، فواصل تفنگ تا قطعه کار حاصله شده در حالت خلاء، نیست. محیط جوشکاری به اندازه حالت خلاء بالا و حالت نیمه خلاء تمیز نیست، حتی هنگامی که گازهای بی‌اثر جهت محافظت به کار برده می‌شود. هر چند که استفاده از محوطه خلاء قطعه لازم نیست، برخی از انواع محافظه‌های تشعشع با لیستی برای محافظت پرسنل ازاشعه‌های x تولید شده هنگامی که اشعه الکترون به قطعه کار برخورد کند. شرایط عملکرد برای جوشکار در حالت بدون خلاء متفاوت از تغییرات دو تای دیگر است.
پراکندگی اشعه در فشار محیط افزایش می‌یابد، همان‌گونه که درشکل 6 نشان داده شده است. فاصله تفنگ تا قطعه کار در محیط بدون خلاء، حتی هنگامی که محیط گاز هلیم مورداستفاده قرار می‌گیرد،‌ بایستی کمتر از حدود 1.5 اینچ (38 میلی‌متر) باشد. این محدودیت احتیاج به این اتصال جوشی بایستی از اشعه الکترون توسط شکل قطعه کار محافظت گردد. عمق نفوذ حاصل شده در جوشکاری اشعه الکترونی در محیط غیر خلاء و تحت تأثیر سطح توان مصرفی اشعه،‌ سرعت حرکتی، فاصله قطعه‌ کار تفنگ و فضایی که اشعه از آن عبور می‌کند، می‌باشد. شکل 7 نشان می‌دهد که نفوذ جوش به عنوان تابعی از سرعت حرکتی در سه سطح مختلف انرژی اشعه می‌باشد. توجه کنید افزایش در سرعت حرکت برای یک مقدار نفوذ مشخص هنگامی که سطح توان افزایش می‌یابد، حاصل می‌شود. جوشکاری اشعه الکترون در محیط بدون خلاء برای ثابت کردن نفوذ موثرتر در سطوح توان بالاتر 50 کیلو وات ظاهر می‌گردد. این نتیجه به چگالی گاز کاهش یافته که توسط سوختن موضعی هوا توسط اشعه الکترونی با انرژی بالا تولید می‌گردد، نسبت داده می‌شود. نمودار شکل 8 تأثیر محیط اطراف، فاصله‌ تفنگ تا قطعه‌ کار و سرعت حرکتی درنفوذ جوش را نشان می‌دهد. نفوذ با هلیم بیشتر است، که از هوا سبک‌تر است. برای یک مقدار مشخص نفوذ داده شده برای فاصله تفنگ تا سطح قطعه داده شده، سرعت حرکتی بالاتری می‌توانددرگاز محافظ هلیم حاصل گردد. بسیاری از مواد با موفقیت با استفاده از تکنیک حالت بدون خلاء جوشکاری شده‌اند. اینها شامل فولاد کربنی، فولاد آلیاژ پایین (Low alloy) و فولادهای ضد زنگ؛ آلیاژهای گرم کار؛ آلیاژهای دیرگداز؛ آلیاژهای آلومینیوم و مس. برخی از این فلزات می‌توانند مستقیماً در هوا جوشکاری گردند در حالی که بقیه احتیاج به یک گاز بی‌اثر محافظت کنند از محیط اطراف (atmosphere) هوا تا از آلودگی بیشتر از اندازه اکسیژن و نیتروژن ممانعت بکند. با تجهیزات بدون خلاء (nonvacuum) 60 کیلو واتی،‌ امکان تولید جوش تک پاسی در بیشتر فلزات به ضخامت یک اینچ وجود دارد، و نسبتاً با سرعت بالا. شکل 9 یک برش عرضی از یک حفرش بدون خلاء در 3/4 اینچ است. (19mm) نوع صفحه فولادی ضد زنگ 304.
   
شکل 5

 
شکل 6

 
شکل 7
 
شکل 8
 
شکل 9
مزایا و محدودیت‌ها:
جوشکاری اشعه الکترونی دارای قابلیت‌های عملکردی بی‌نظیری می‌باشد. محیط اطراف با کیفیّت،‌ چگالی‌های انرژی بالا،‌ کنترل برجسته، رنج گسترده‌ای از مشکلات اتصال را حل می‌کند. مطالبی که در زیر ارائه می‌گردد مزایای جوشکاری با اشعه الکترون می‌باشد.
1) EBW انرژی الکتریکی را مستقیماً به انرژی خروجی اشعه تبدیل می‌کند. بنابراین پروسه بسیار مؤثر می‌باشد. 
2) قطعات به هم جوش خورده اشعه الکترونی، نسبت عمق به عرض بالایی را نمایش می‌دهد. این طرح اجازه جوشکاری اتصالات ضخیم را تنها در یک پاس می‌دهد. 
3) حرارت ورودی برای هر واحد طول برای عمق نفوذ داده شده می‌تواند خیلی کمتر از جوشکاری با قوس باشد. به خاطر ناحیه جوش کم عرض، اعوجاج کمتری و تأثیر حرارتی زیان‌آور کمتری حاصل خواهد شد.
4) محیط بسیار تمیز (خلاء) برای جوشکاری آلودگی فلز با اکسیژن و نیتروژن را کاهش می‌دهد.
5) توانایی پرتاب کردن اشعه از فاصله حدود چندین فوت (foot) در خلاء اغلب این اجازه را می‌دهد که در مکان‌های دیگر دور از دسترس نیز جوشکاری انجام گیرد.
6) سرعت‌های حرکتی بالا به خاطر سرعت‌های ذوب کردن بالا مربوط به منبع حرارتی متمرکز،‌ امکان‌پذیر است. این زمان جوشکاری را کاهش داده و باعث افزایش بهره‌وری و راندمان انرژی می‌گردد.
7) جوش‌های لب به لب مربع شکل معقولانه در هر دو حالت صفحات کلفت و صفحات نسبتاً نازک می‌تواند در یک پاس و بدون استفاده از فلز و پرکننده اضافی جوشکاری گردند.
8) دریچه‌های بستر (Hermetic closures) می‌تواند با حالت‌های نیمه خلاء و خلاء بالای عملیات جوشکاری گردد در حالی که خلاء داخل جزء باقی مانده است.
9) اشعه الکترون‌ها می‌توانند به صورت مغناطیسی انحراف داده شود تا هر شکل جوش تولید شود؛ و به صورت مغناطیسی نوسان بکند تا کیفیت جوش و نفوذ جوش راافزایش دهد. 
10) اشعه متمرکز شده الکترون‌ها دارای عمق کانونی نسبتاً زیاد می‌باشد، که رنج گسترده‌ای از فواصل قطعه را پوشش خواهد داد.
11) نفوذ کامل، جوش‌های تک پاسی با سطوح نسبتاً موازی و نمایش انقباض‌های نسبتاً متقارن
 می‌تواند تولید گردد.
12) فلزات غیرمشابه و یا فلزاتی با رسانایی حرارتی بالا نظیر مس می‌توانند جوشکاری شوند. 
برخی از محدودیت‌های جوشکاری اشعه الکترونی به شرح زیر می‌باشند:
1) هزینه‌های سرمایه‌ای اساساً بالاتر از هزینه‌های تجهیزات جوشکاری قوس می‌باشد و بسته به حجم قطعاتی که باید ماشین‌کاری گردند، به هرحال، هزینه هر تکة قطعه با EBW می‌تواند در سطح بالای رقابتی باشد. 
2) تهیه و آماده‌سازی برای جوش با نسبت عمق بالا احتیاج به ماشین‌کاری‌های دقیق لبه‌های‌ اتصال‌، همراستایی دقیق لبه‌ها، و مونتاژ خوب (fit-up) دارد. علاوه بر آن گپ اتصال بایستی جهت بهره‌گیری از مزایای اندازه کوچک اشعه الکترون، کاهش پیدا بکند. هر چند که این آماده‌سازی‌های دقیق الزامی نیست اگر نسبت عمق بر عرض بالای جوش نیاز نباشد.
3) سرعت‌های انجماد سریع که حاصل می‌شوند می‌توانند باعث ایجاد ترک در حالت حبس شده و فشار بالا در فولادهای ضد زنگ فریتی ‌گردد.
4) برای جوشکاری در حالت نیم خلاء و خلاء باند، محفظه‌کاری بایستی به اندازه‌ کافی بزرگ باشد تا عملیات مونتاژ در آن جا داده شود. زمانی که برای تخلیه کردن محفظه نیاز است، هزینه‌های تولید را تحت تأثیر قرار خواهد داد. جوش‌های با نفوذ های جزئی با نسبت عمق به عرض بالا بسیار مستعد به داشتن حفره و تخلخل در ریشه می‌باشند.
 6) به خطار اینکه اشعه الکترون توسط میدان‌های انحراف داده می‌شود، فلزات غیر مغناطیسی یا فلزاتی که به صورت مناسب و مغناطیسه شده‌اند، بایستی برای ابزارهای و فیکچرهایی که نزدیک
 مسیر اشعة الکترونی هستند، استفاده گردد.
 7) با حالت بدون خلاء جوشکاری اشعه الکترونی،‌ محدودیت بر روی فاصله قطعه کار از انتهای ستون تفنگ اشعه الکترونی طراحی محصول رادر حوزه‌های مستقیماً مجاور اتصال جوش محدود
 خواهد کرد . 
8) در همه حالتهای EBW، محافظ تشعشع بایستی برای مطمئن شدن از اینکه هیچ کدام از پرسنل در معرض تشعشع x تولید شده توسط جوشکاری EBW، نگهداری گردد.
 9) تهویه کافی، حالت بدون خلاء EBW نیاز می‌باشد، برای مطمئن شدن از زودن مناسب گاز ازن و دیگر گازهای مضر که در طول جوشکاری EW تشکیل می‌شود.
تجهیزات :
تجهیزات جوشکاری، در خلاء بالا،‌ محیط نیمه خلاء و محیط بدون خلاء از یک تفنگ اشعه‌ الکترونی/ مجموعه مونتاژی ستونی، یک یا چندین سیستم پمپاژ خلاء، و یک منبع قدرت استفاده می‌کنند. تجهیزات خلاء کامل و تجهیزات حالت نیمه خلاء در داخل یک محفظه‌ جوشکاری تخلیه شده عمل می‌کنند. هر چند که قطعه‌ای که در محیط بدون خلاء جوشکاری می‌شود احتیاج به گذاشتن در یک محفظه را ندارد، یک محیط خلاء برای ستون تفنگ اشعه الکترونی ضروری است. هر سه نوع حالت پایه‌ای می‌توانند بااستفاده از تجهیزات به اصطلاح ولتاژ بالا ، نظیر تجهیزاتی که از ستون تفنگ با ولتاژهای شتاب‌دهنده اشعه بزرگ‌تر از 60kv استفاده می‌کنند، عمل بکنند. جوشکاری اشعه الکترون که در محیط بدون خلاء که به طور مستقیم درهوا انجام می‌گیرد احتیاج به ولتاژهای شتاب‌دهنده بالاتر از 150kv دارند. جوشکاری در محیط نیمه خلاء و خلاء کامل همچنین می‌تواند با تجهیزات به اصطلاح ولتاژ پایین (نظیر تجهیزاتی با ستون‌های تفنگی که ولتاژهای شتاب‌دهنده اشعه 60kv یا کمتر را به کار می‌گیرند). به خاطر اینکه تفنگ‌های با ولتاژ بالا معمولاً نسبتاً بزرگ هستند، آنها معمولاً بر روی قسمت خارجی محفظه جوشکاری نصب می‌گردند، و در موقعیتی ثابت شده‌اند. یا این امکان فراهم شده است مقدار محدودی حرکت انحرافی یا حرکت انتقالی داشته باشد، یا هر دو، ستون‌های تفنگ با ولتاژ پایین معمولاً کوچک هستند. برخی از واحدها از بیرون ثابت شده‌اند. بقیه به صورت داخلی نصب شده‌اند که واحدهای سیاری هستند که قابلیّت حرکت را تا پنج محور انتقالی ترکیبی دارند که در شکل 4 توضیح داده شد.
تفنگ‌های اشعه :
در کل، تفنگ‌های جوشکاری اشعه الکترونی در یک شرایط محدود شده فضایی به کار انداخته‌ شدند. وقتی که یک تفنگ در این شرایط به کار انداخته شد، جریان اشعه تولید شده در هر ولتاژ شتاب‌دهنده‌ای متناسب است با توان ولتاژ شتاب‌دهنده ،‌که ثابت تناسب، K، تابعی از هندسه تفنگ است. علاوه بر ولتاژ شتاب، رنج گسترده‌ای از شرایط بایستی ارضاء شوند اگر یک تفنگ الکترونی قرار است که توان لازم و چگالی توان لازم را تحویل دهد. عملکرد تفنگ بهینه بستگی به پیکربندی تفنگ، مشخصات ساطع کننده، (emitter)، قابلیت‌های کلی توان و قوائد تمرکز کردن (focusing provision) دارد.
برای یک فلز مشخص داده شده و ضخامت اتصال مشخص، نوعاً جوش‌های کم‌عرض می‌تواند ساخته شوند اگر: 
1) توان اشعه کافی برای اجازه دادن سرعت حرکتی سریع در دسترس باشد 
2) المان‌هایی که تولید اشعه مفید، یا الکترودهای که الکترون را شتاب داده و اشعه الکترون را تشکیل می‌دهد.
ساطع‌کننده ممکن است: 
1) مستقیماً یک سیستم توسط مقاومت که دارد گرم می‌شود یا یک نوع فیلمان باریک سیمی 
2) یک میله یا یک فیلمان نوع دیسکی که به صورت غیر مستقیم توسط منابع کمکی حرارت داده می‌شود، نظیر بمباران الکترون یا توسط حرارت دادن القایی. طرح مشخص ساطع‌کننده انتخاب شده مشخصات مکان اشعه نهایی که بر روی قطعه تولید می‌شود تحت تأثیر قرار خواهد داد.
تفنگ‌های اشعه الکترونی :
در حالت کلّی تفنگ‌های جوش‌کاری اشعه الکترونی در یک فضای ایزوله شده از لحاظ بار الکتریکی عمل می‌کنند. هنگامی که یک تفنگ در این شرایط عمل می‌کند شدت جریان الکترونی تولید شده در هر ولتاژ (شتاب‌دهنده) یا توان 3/2 ولتاژ متناسب می‌باشد درحالی که نسبت تناسب، K، تابعی از خصوصیات تفنگ می‌باشد. گذشته از ولتاژ شتاب‌دهنده یک سری رنج وسیعی از شرایط‌ها باید ارضاء شود اگر لازم است که یک تفنگ الکترونی توان و چگالی توان مطلوب را تحویل دهد.
عملکرد بهینه تفنگ به ساختار و پیکربندی تفنگ،‌ خصوصیات ساطع کننده، قابلیّت‌های توان کلّی و توانایی‌ متمرکز نمودن اشعه بستگی دارد. مثلاً درمورد یک فلز و ضخامت اتصال آن، به طور خاص یک جوش باریک هنگامی بدست می‌آید که: 
1) قدرت اشعه به اندازه کافی باشد که به ما اجازه سرعت جابه‌جایی سریع را بدهد و 2) چگالی انرژی اشعه به اندازه کافی بزرگ باشد که به صورت پیوسته یک چاله بخار به اندازه عمق نفوذ مورد نیاز را ایجاد و ادامه دهد.
یک تفنگ الکترونی الکترونها را به صورت یک اشعه جهت داده شده تولید کرده و شتاب‌ داده و جهت می‌دهد. اجزای تفنگ منطقاً دارای دو زیر مجموعه‌ می‌باشد.
1) اجزایی که الکترونهای آزاد را تولید می‌کند (بخش ساطع کننده) و  
2) اجزایی که یک اشعه‌ی قابل استفاده را تولید می‌کنند یا الکترودهایی که الکترونها را شتاب می‌دهد و به صورت اشعه در می‌آورد. ساطع‌کننده هم می‌تواند :
 1) یک سیم که به صورت مستقیم گرم می‌‌شود (مقاومت الکتریکی) یایک فیلمان نواری باشد.
 2) یک فیلمان از نوع میله‌ای و یا صفحه‌ای که به صورت غیر مستقیم توسط یک منبع کمکی مثل بمباران الکترونی یا گرمایش القایی گرم شود. 
طرح ساطع‌کننده خاص انتخاب شده بر روی خصوصیات نهایی اشعه نقطه‌ای تولید شده بر روی قطعه کار تأثیر خواهد گذاشت.
تنها تنگ‌های‌ خود شتاب‌دهنده، شبیه به پیکربندی تفنگ Steigewrwald tele faus , Pierce برای جوش کاری اشعه الکترونی استفاده می‌شود این روشها دارای تمرکز اشعه‌ای و توانایی قدرت (power) بالا می‌باشند، و هم‌چنین این امکان را می‌دهند که آن تفنگ و قطعه کار در پتانسیل زمین قرار گیرند.
تفنگ pierce در اوایل به صورت دو قطبی طراحی شده بود که توانایی تولید یک اشعه همگرا و سریع با نقطه کانونی اولیه که نزدیک به آند بود و یک واگرایی اشعه داشته که پس از آن یک شکل می‌شوند داشت تفنگ Steiger wald telefocus در اوایل به صورت سه قطبی طراحی شده بود، که اشعه همگرایی تدریجی را تولید می‌نمود همراه با نقطه کانونی اولیه که با فاصله‌ای از آن است. تفنگ‌های Pierce و Steigerwald کنونی تغییر و بهبود یافته‌ای از نمونه‌های اولیه هستند.
وقتی یک تغییر در جریان اشعه یک تفنگ دو قطبی در یک ولتاژ شتاب‌دهنده داده شده مطلوب باشد، فضای بین کاتد و آند باید تغییر کند این باعث می‌شود تا ثابت تناسب K تفنگ تغییر کند. چندین فاصله اندازه‌ها توسط سازنده‌ها تعبیر می‌شود تا بازه شرایط عملکردی وسیعی را فراهم نماید. هر فاصله انداز بازه‌ای از قدرت اشعه، اندازه‌ نقطه‌ اثر اشعه و کنترل میزان حساسیت را دارا می‌باشد.
تنفگ‌های دو قطبی جریان اشعه را در یک ولتاژ به خصوص توسط کنترل توان،‌ که به منزله‌ی دمایی ساطع‌کننده الکترون است کنترل می‌کنند، مقدار الکترون ساطع‌شده به هر دو عامل دمای ساطع‌کننده و ولتاژ شتاب‌دهنده وابسته می‌باشد.
تفنگ نوع سه‌قطبی همانند تفنگ‌ نوع دو قطبی می‌باشد. به جز اینکه الکترود فرم‌دهنده اشعه (شبکه فرمان) با یک ولتاژ قابل تغییر منفی نسبت به ساطع‌کننده تحت تأثیر قرار می‌گیرند. در این نوع از تفنگ‌، ساطع‌کننده را به سادگی می‌توان با عنوان فیلمان نام برد. این باعث می‌شود که تغییر شدت اشعه در هر ولتاژ شتاب‌دهنده‌ای ثابتی به سادگی امکان‌پذیر باشد. بنابراین هر دوی آنها یعنی،‌ ولتاژ شتاب‌دهنده و شدت اشعه می‌توانند به صورت مستقل در داخل گروه‌ها تغییر یابند.
توانایی برای کنترل جریان اشعه با یک ولتاژ مستقل این امکان را می‌دهد که تغییرات سریع را در جریان اشعه داشته باشیم.
مدارهای سوئیجینگ الکترونیکی به کاربر این اجازه را می‌دهد که به صورت تکراری و متناوب جریان اشعه را به صورت پالس اعمال نماید. اعمال اشعه به صورت پالس به پالس کمک می‌کند تا گرمای ورودی به قطعه کار به حداقل مقدار خود برسد و در حالی که نفوذ جوش عمیقی را در دسترس می‌گذارد. از این قابلیت به صورت گسترده در جوشکاری‌هایی که برای سوراخ‌کاری به کار می‌رود استفاده نمی‌شود. کنترل دقیق سرعت افزایش جریان اشعه در بیشتر کاربردهای جوش‌کاری مفید می‌باشد، به خصوص در جوش‌کاری‌های دامپروری در قسمت‌های تداخلی شروع و پایان جوش‌کاری.همه تفنگ‌‌ها/ مجموعه‌های ستونی لنزهای الکترو مغناطیسی را به کار می‌گیرند تا اشعه الکترونی را به صورت یک نقطه (موضوع جوش‌کاری) کوچک بر روی سطع قطعه‌ کار تمرکز دهند. سیم پیچ‌های الکترو مغناطیسی انحراف معمولاً اشعه را به روش تکراری یا غیر تکراری اشعه را نوسان می‌دهند. این سیم‌پیچ‌های انحراف معمولاً بلافاصله در زیر لنزهای تمرکز دهند. قرار گرفته‌اند و برای منحرف‌ نمودن اشعه‌ی الکترونی از موقعیت محوری خود می‌باشد. دو مجموعه‌ از سیم‌پیچ‌های انحراف با زاوایه‌ 90 درجه تصاویر کلاسیک لیساژوس (lissajous) را بر روی قطعه کار دنبال می‌کند. منحرف نمودن اشعه سینوسی عمود بر مسیر جوش‌کاری محل جوش‌کاری را گسترش خواهد داد تا به سادگی درزهای جوش را پر کند.
انحناهای نوع دایره‌ای و بیضوی منجر به کاهش تخلخل جوش می‌شود. شاید الگوهای انحنایی پیچیده‌تری نیز به کار برده شود تا بتوان نفوذ جوش را بیشتر نمود و کیفیّت جوش را ارتقا داد.
تفنگ‌‌های اصلاح شده Pierce و Steigerwald امروزه با هر دو روش ولتاژ‌های شتاب‌دهنده بالا و پائین برای جوشکاری استفاده می‌شوند. سطوح توان مشابه با تفنگ‌های ولتاژ بالا و پائین در دسترس می‌باشد. توان اشعه حاصلضرب ولتاژ شتاب‌دهنده و جریان اشعه می‌باشد. بنابراین عملیات ولتاژ نیاز به جریان اشعه کمتری از عملیات با ولتاژ پائین در توانهای مساوی از اشعه خروجی دارد. در کاربردهای خلاء بالا یا نیمه‌ خلاء در هر دو روش تجهیزات ولتاژ بالا و ولتاژ پائین کیفیت جوش مشابهی را در اکثر فلزات تولید می‌کنند. هر چند تفاوت‌هایی در مقطع عرضی جوش که با همان توان اشعه تولید شده وجود خواهد داشت، برای این که یکی از سیستم‌ها با ولتاژ پائین و جریان بالا عمل می‌کند و دیگری با ولتاژ بالا و جریان کم.


منابع تغذیه
منابع تغذیه تفنگ الکترونی:
منبع تغذیه تفنگ‌ که برای ماشین جوش‌کاری الکترونی به کار می‌رود مجموعه‌ای از حداقل یک منبع تغذیه‌ اصلی و یک یا چند منبع تغذیه کمکی‌ می‌باشد. که ولتاژ بالا را برای تفنگ و توان لازم برای ساطع‌کننده و کنترل اشعه را تولید می‌کند، که وابسته به این است که تفنگ موردنظر از نوع دو قطبی باشد یا سه قطبی و منبع تغذیه ولتاژ بالا شامل دو اجزا یا بیشتر می‌باشد 1) یک منبع تغذیه DC ولتاژ بالا که ولتاژ شتاب‌دهنده ثابت و جریان اشعه کلی را تأمین می‌کند 2) یک منبع تغذیه که خروجی AC یا DC داشته و برای ساطع‌کننده (فیلمان) به کار می‌رود 3) یک منبع تغذیه الکترود جهت‌دهنده (bias) که ولتاژ را بین ساطع‌کننده الکترود و جهت‌دهنده (محفظه‌ فرمان) اثر می‌دهد که برای کنترل جریان اشعه به کار می‌رود.
منبع تغذیه اصلی ولتاژ بالا و منابع تغذیه کمکی (برای ایجاد اشعه) همگی با هم در یک مخزن پر شده از روغن (زود زود) قرار می‌گیرند. یک ترانسفورماتور که درجه الکتریکی آن دارای خلوص بالایی می‌باشد و روغن هم از لحاظ عایق الکتریکی متوسط و هم از لحاظ عامل انتقال گرما که گرما را از اجزای الکتریکی به سمت دیواره‌های مخزن (روغن) هدایت می‌کند. این اجزا معمولاً از صفحه پوششی مخزن نگهداری می‌کند بنابراین آنها را می‌توان همراه با صفحه پوششی از مخزن جدا کرد. هر چند که جداسازی این اجزا به ندرت لازم می‌باشد. یک مادة عایق دیگری که بعضی وقت‌ها در منابع تعذیه EBW استفاده می‌شود، گاز هگزا فوراید سولفور می‌باشد که در فشار بالای 45 Psi می‌بایست باشد. یک منبع تغذیه با این عایق گازی به صورت قابل ملاحظه‌ای فشرده‌‌تر و سبک‌تر از واحد عایق‌کاری روغنی با همان درجه می‌باشد، در هر دوی آنها (منبع تغذیه‌ ولتاژ بالا و تغذیه‌های کمکی) و اجزای اولیه هر دوی آنها ترانسفورماتور، دیودها (یکسو کننده‌ها)، خازن‌ها و مقاومت‌ها می‌باشند. اوایل دیودهای لامپ‌های الکترونی در منابع تغذیه‌ای توسط بعضی از سازندگان به کار می‌رفت، اما دیودهای نیمه هادی (حالت جامد) که معمولاً از جنس سیلیکون می‌باشد. اخیراً استفاده می‌شوند. هزینه، قابلیّت تنظیم، اندازه ظاهری، توانایی قبولی ولتاژها و جریانهای آنی، و قابلیت‌های گرمایی، تنها بعضی ازملاحظاتی می‌باشند که انتخاب اجزاء را تحت تأثیر قرار می‌دهد و میزان عایق‌بندی را درحد معمولی نگه می‌دارد.
منبع اصلی توان در ولتاژ بالا:
این واحد توان، خط توان ورودی را به توان ولتاژ بالای DC، برای تفنگ اشعه الکترونی تبدیل می‌کند. نرخ توان اقتصادی قابل دستیابی دربازه 3-10 KW می‌باشد اما بالاتر از 300 KW به سادگی در دسترس می‌باشد. واحدها می‌توانند برای یک تفنگ خاص (ولتاژ بالا یا پائین) اشعه الکترونی طراحی شود. بعضی از نرخ‌ها برای ماشین‌های خاص که از لحاظ اقتصادی در دسترس می‌باشند در جدول 1 نشان داده شده است. ماکزیمم ریپل (نوسانات جزئی بعد از یکسوسازی) مجاز در ولتاژ DC خروجی تغییر می‌کنند و بستگی به کیفیت مطلوب تمرکز اشعه دارد. ریپل‌های بیش از حد ولتاژ باعث تولید ریپل جریان اشعه نامطلوب می‌گردد که ممکن است کیفیّت جوش را تحت تأثیر قرار دهد معمولاً ریپل ولتاژ در زیر 1 درصد کنترل می‌شود. با افزایش بار (افزایش جریان) افت ولتاژ طبیعی که وجود دارد بین 15-20 درصد می‌باشد. راههای مختلفی برای کنترل و تنظیم و جبران این افت ولتاژ و کاستن اثرات تغییرات ولتاژ خط (ورودی AC) و همچنین تأثیرات دما و عوامل دیگری که ثبات ولتاژ خروجی را تحت تأثیر قرار می‌دهند وجود دارد. کنترل‌های سطح بالا تمام اثرات اشاره شده راحذف می‌کنند و ولتاژ شتاب‌دهنده‌ی پایداری را تا اندازه‌ 1 درصد مقدار انتخابی ثابت نگه می‌دارد کنترل‌های کمی ارزانتر تنها بعضی از تأثیرات را می‌توانند حذف کنند اما آنها برای کارهای نه زیاد مهم کافی می‌باشند. بعضی از کنترل‌ها که استفاده می‌شود تقریباً به ترتیب افزایش پیچیدگی‌ و عملکرد به قرار زیر می‌باشند 1) تنظیم‌کننده ولتاژ خط (ترانسفورماتور ولتاژ ثابت) 2) استفاده از ترانسفورماتور متغیّری که از ولتاژ خروجی فیدبک گرفته شده و توسط عملگر سرور تغییر می‌یابد 3) موتور ژنراتور یا میدان تحریک الکترونیکی که از ولتاژ خروجی فیدبک گرفته شده است 4) تنظیم الکترونیکی که هم فیدبک جریان و هم فیدبک ولتاژ در دسترس باشد.
جدول 1
 

منبع‌ تغذیه‌ ساطع‌کننده :
سیمی که به صورت مستقیم گرم می‌شود یا فیلمان‌های نواری (ساطع‌کننده‌ها) متعارف‌ترین نوع ساطع‌کننده می‌باشند فیلمان‌ها ممکن است شکل فنری یا هر شکل پیچیده‌ دیگری راداشته باشند. جریانی که فیلمان را گرم می‌کند می‌تواند AC یا DC باشد اما DC مناسب‌تر است. برای این که میدان مغناطیسی که توسط جریان گرم‌کننده AC فیلمان ایجاد می‌شود که نقطه اثر اشعه اندکی نوسان کند اما همین هم مهم می‌باشد، که دامنه‌ای اطراف یک نقطه ثابت را ایجاد می‌کند. چون که بزرگی تأثیرات مغناطیسی افزایش خواهد یافت با جریان گرمایی فیلتراسیون حتی باید همراه با جریان گرم‌کننده DC نیز به کار رود تا هر گونه ریپل تا 3 درصد را، کاهش داد ولتاژ و جریان نامی یک منبع تغذیه فیلمان ارتباط مستقیم با نوع و سایز فیلمان حرارتی دارد. در مورد فیلمان سیم تنگستن به قطر 0.020 in (0.5 min)،‌ تغذیه‌ می‌تواند 30A در 20V را داشته باشد. فیلمان نوع نواری سطح انتشار بیشتری از نوع فیلمان سیمی دارد. نوارهای فیلمان به منبع تغذیه‌ای با جریان زیاد و ولتاژ کم (30-70A در ولتاژ 5-10V) نیاز دارند. فیلمان‌های حرارتی با جریان‌ DC بالا یک مقدار مشخصی از شکست اولیه اشعه را تولید می‌کند. اما این یک حالت ثابت و استاتیک است به طوری که می‌توان آن را توسط ابزارهای جهت‌دهنده اشعه که معمولاً در داخل تفنگ/ مجموعه ستونی تعبیه می‌شود، اصلاح کرد. ساطع‌کننده‌هایی که به صورت غیر مستقیم گرم می‌شوند نیز به کار برده می‌شوند. در اینجا یک منبع گرمایی بمباران (الکترونی) یا منبع گرمایی القایی که به صورت غیر مسقیم ساطع‌کننده تفنگ را گرم می‌کند تا به دمای ساطع کردن الکترون برسد. منبع تغذیه‌ای که برای هدایت تفنگ الکترونی کمکی استفاده می‌شود تا دیسک ساطع‌کننده توسط بمباران گرم شود به جریان 100 الی 200 میلی آمپر در چند کیلو ولت نیاز خواهد داشت. منبع تغذیه برای گرمایش غیر مستقیم یک ساطع‌کننده مهره‌ای به روش شعاعی گرم شده، به جریان 2-3 آمپر در ولتاژ 400-600 ولت نیاز خواهد داشت.
تغذیه‌ ولتاژ انحراف‌دهنده :
تغذیه ولتاژ انحراف‌دهنده برای یک تفنگ نوع سه‌قطبی معمولاً طراحی شده تا کنترل عامل جریان اشعه را از صفر تا ماکزیمم را بدهد. برای انجام این کار منبع تغذیه یک ولتاژ متغیر را به الکترود شکل‌دهنده اشعه (شبکه و محفظه فرمان) با منفی نمودن ولتاژ آن نسبت به ساطع‌کننده اعمال می‌کند. یک ولتاژ در بازه‌ 1500-3000 ولت نیاز است تا جریان اشعه قطع شود (صفر شود). برای جریان ماکزیمم، ولتاژ 100-300 ولت نیاز است. دوباره در اینجا هم تغذیه انحراف‌دهنده نیز نبایسیتی ریپل جریان اشعه نیز بیش از یک درصد باشد. ابزارهای کنترل الکترونیکی زیادی برای تولید پالس، رمپینگ (ramping) و غیره جریان اشعه استفاده می‌شود. بعضی از تجهیزات اشعه الکترونی از سیستم خود انحرافی استفاده می‌کنند. این ولتاژ منحرف‌کننده به صورت خاص از یک ولتاژ شتاب‌دهنده اصلی از طریق یک تقسیم کننده ولتاژ ناشی می‌شوند، و به خصوص از یک ولتاژی که در طول یک سری مقاومت‌ها در یک مدار قدرت اصلی وجود دارد گرفته می‌شود. این یک تغذیه انحراف‌دهندة جدا ندارد.
منابع تغذیه لنزهای الکترو معناطیسی و سیم‌پیچهای انحراف :........................................... لنزهای الکترومغناطیسی (لنزهای تمرکز کننده نشان داده شده در شکل 1 معمولاً توسط یک منبع تغذیه جریان ثابت نیمه هادی تغذیه می‌شوند. نیروی میدان مغناطیسی با جریانی که از سیم‌پیچ‌ها عبور می‌کند تغییر می‌کند. جریانی که برای سیم‌پیچ نیاز است باید ثابت نگه داشته شود تا نقطه اثر اشعه با اندازه ثابت تولید شود حتی هنگامی که ولتاژ لازم سیم‌پیچ توسط دما تغییر می‌کند.
سیم‌پیچ‌های انحنای اشعه (شکل 1) نیز توسط ابزارهای نیمه هادی تغذیه می‌شوند. دو مجموعه‌ سیم پیچ‌ها با زاویه 90 درجه معمولاً بر روی بدنه ستون تفنگ برای انحنای x و y اشعه نصب شده‌اند.
به روی هر دو محور (y , x) فراهم بکند. الگوهای هندسی پیچیده اشعه (دایره ـ بیضی ـ مربع ـ مستطیل ـ هذلولی و غیره) می‌تواند توسط کنترل الکترونیکی تولید گردد. ریپل در ورودی DC به هر دو سیم‌پیچ انحنا و لنزهای الکترومغناطیسی باید آنقدر کم باشد که اثرات ناسازگار ناپایداری اشعه روی کیفیّت جوش را حداقل کند. برنامه نویسی منابع تغذیه برای هر دو مجموعه سیم پیچها می¬تواند حرکت در طول محورها بصورت منفرد و با بطور همزمان بر 
سیستم‌های پمپاژ خلاء:
سیستم‌های پمپاژ خلاء برای تخلیه‌ کردن محفظه‌ تفنگ الکترونی لازم می‌باشد، محفظه‌ کاری در روش‌های خلاء بالا و نیمه خلاء، و مجموعه‌ روزنه (orifice) که در قسمت خروجی تفنگ/ مجموعه‌ ستونی در حالت‌های جوش‌کاری نیمه خلاء و بدون خلاء استفاده می‌شود. دو نوع مهم از پمپ‌های خلاء استفاده شده است. اولی نوع پیستون مکانیکی یا نوع ون (Vane) می‌باشد که برای کاهش فشار از یک اتمسفر الی تقریباً 0.1 torr استفاده می‌شود. برای جوش‌کاری حالت نیمه خلاء نوع دیگری از پمپ‌های مکانیکی که این پمپ‌های مکانیکی معمولاً همراه یک دمنده عمل می‌کنند. نوع دیگر پمپ‌ها پمپ‌افشان روغنی می‌باشد که برای کاهش فشار تا 10-4torr یا کمتر استفاده می‌شود. ترتیب‌دهی این پمپ‌ها برای تولید خلاء مورد نیاز می‌تواند با عملگر ستی یا اتوماتیک شیرها در سیستم انجام گیرد. تجهیزات تجاری جوش کاری اشعه الکترونی درمورد ترتیب‌دهی شیرهای اتوماتیک استاندارد شده‌اند.
سیستم تخلیه برای محفظه‌ تفنگ اشعه‌ الکترونی شامل یک پمپ مکانیکی راقینگ (raughing) و یک پمپ افشان می‌باشد. سیستم مشابهی برای تخلیه محفظه‌کاری روش خلاء بالا به کار برده می‌شود. هر دو سیتم ممکن است مجراکشی‌هایی به محفظه‌‌های آنها از طریق ضربه‌گیر (baffle) خنک شونده با آب یا نیتروژن مایع انجام شود، اگر نیاز باشد،‌ برای جلوگیری از هر گونه نشت روغن از پمپ افشان به داخل تفنگ یا سطح کار. البته امروزه بیشتر پمپ‌های افشان برای جلوگیری کردن از پس دادن روغن پمپ، دارای یک کلاهک فشرده (integrated cold cap) می‌باشند. بنابراین نیاز به شیرهای کنترل دبی به ندرت احساس می‌شود. همچنین پمپ‌های توربومولکولی و پمپ‌های برودتی اخیراً استفاده شده است که کلاً هر گونه احتمال ورود روغن پمپ به داخل تفنگ یا محفظه را حذف کرده است. ترکیبی از پمپاژ مکانیکی و افشان در شکل 10 نشان داده شده است. سیستم پمپاژ می‌تواند بر روی همان پایه‌ای نصب گردد که محفظه‌ خلاء که همراه با آن کانال‌کشی صلب نیز نصب شده است اولین استثنایی که در این مورد هست عبارت است از اینکه پمپ مکانیکی که به سیستم متصل می‌شود بایستی برای کاهش هر گونه احتمال ارتعاشاتی که به محفظه جوشکاری انتقال می‌یابد از یک تیوب (tube) قابل انعطاف استفاده می‌شود. یک شیر خلاء با قطر بزرگ پمپ‌ افشان ایزوله شده را در فشار پایین نگه می‌دارد. دوره‌های تناوب پمپاژ خشن و افشان معمولاً توسط ترتیب‌دهی اتوماتیک شیرهای خلاء پنوماتیکی یا الکتریکی کنترل می‌شود. سیکل‌های تخلیه اتوماتیک با رله‌های، حس‌کننده فشار که شیر مناسب را با توجه به ترتیب برنامه‌ریزی فعال می‌کند. واحد کنترل برای حفاظت سیتم خلاء در مورد افزایش فشارهای تصادفی در محفظه طراحی شده است. در مورد جوش‌کاری نیمه خلاء محفظه‌های کار توسط سیستم پمپاژ خلاء مکانیکی ظرفیت بالا تخلیه می‌شود. نوع و سایز پمپ‌های مکانیکی که در سیستم استفاده می‌شود به اندازه محفظه، مقدار کار و سرعت تولید بستگی دارد. سیکل‌های تخلیه اتوماتیک تولید را سرعت می‌بخشند. در مورد تجهیزات جوشکاری بدون خلاء محفظه اشعه الکترونی توسط ترکیبی از سیستم‌های پمپاژ و مکانیکی ـ افشان تخلیه می‌شود. مراحل مختلف فشارسازی در مجموعه‌ روزنه (orifice) که اشعه الکترونی از آن قسمت تفنگ/ مجموعه ستونی خارج می‌شود توسط یک سری پمپ‌های مکانیکی خلاء تخلیه می‌شوند. EBW که در خلاء انجام می‌شود فرآیند تخلیه و سرعت آن به توانایی‌های پمپ، نوع کار و نیروی قید و بست، اندازه محفظه، و سرعت کل نشتی سیستم بستگی دارد سرعت کل نشتی عبارت است از افزایش فشاری که در محفظه‌ روی می‌دهد به ازای واحد زمان که مربوط به نشت واقعی و نشت مجازی که در سیستم روی می‌دهد. نشتی واقعی از سوراخ‌ها یا روزنه‌هایی در محفظه‌ می‌باشد که قادر به عبور دادن گاز یا هوا از خود می‌باشند. یک نشت مجازی نوعی از یک نشت واقعی می‌باشد در جایی که در خود سیستم خلاء وجود دارد. در واقع این نوع نشت ناشی از خالی کردن (بی‌گاز کردن) از گازهای جذب شده یا مسدود شده از سطح داخلی سیستم هنگامی که در خلاء می‌باشد هستند. برای عملکرد مطلوب سیستم هیچ گونه نشت داخلی (واقعی) توسط تشخیص‌دهنده نشتی طیف نمای جرمی هلیومی که حساسیّت استاندارد Helium را دارد قابل تشخیص نباشد. علاوه بر این یک تست سرعت افزایش فشار باید انجام شود تا تا مطمئن شویم که هیچ گونه نشتی زیان‌آوری وجود ندارد این قسمت توسط ایزوله نمودن لحظه‌ای که قرار است تست شود بعد از پمپاژ 4 ساعته اولیه محفظه از سیستم پمپاژ انجام می‌گیرد. یک مقدار محدودة کنندة معمولی برای تست سرعت افزایش دربازه torr (10-40 میکرون) به ازای هر ساعت که به طور میانگین در مدت 10 ساعت تست دوره‌ای، است.
 
شکل 10
سیستم‌های ولتاژ پائین :
محفظه‌های قطعه‌کار سیستم‌های ولتاژ پایین معمولاً از صفحات فولادهای کربنی ساخته می‌شوند. ضخامت صفحات طوری طراحی شده‌اند که حفاظت‌ از اشعه X و استحکام ساختاری مورد نیاز برای مقاومت در مقابل فشار جو را تأمین کنند. محافظ راهنما نیز ممکن است در سطوح خاصی از محفظه نیاز باشد تا که از مقاومت کل سیستم در مقابل کل تشعشعات مطمئن شویم. اتصالات جوش که در داخل محفظه قرار دارند. ممکن است مستقیماً از طریق پنجره‌های شیشه‌ای سرب‌دار قابل مشاهده باشد. هرچند که تأثیر این روش وابسته به فاصله بین اپراتور و اتصال جوشکاری، شکل قطعه کار می‌باشد، هنگامی که مشاهده مستقیم به سختی امکان دارد از یک سیستم نمایش نوری که این امکان را به اپراتور می‌دهد که دید و نمایش بزرگ شده‌ای از نور جوشکاری دارد استفاده کند. این کار می‌تواند برای راه‌اندازی عملیات، بازرسی جوش، تطبیق اتصال جوش نسبت به اشعه الکترونی و جابجایی تفنگ برای مرکز نمودن اشعه الکترونی تیزی که تمرکز یافته بر روی درز جوشکاری، استفاده شود. همچنین استفاده از تلویزیون مدار بسته روش‌های نمایش دیگر نیز فرآهم می‌آورد. که ممکن است هم منبع نور و هم دوربین تلویزیونی داشته باشد که به راحتی در موقعیّتی خارج از محفظه نصب شده است. یا هر دوی آنها می‌تواند در داخل محفظه نصب شده‌ باشد. یک سیستم حفاظت نوری نیز باید از این نوع به کار برده شود تا تجهیزات فیلم‌برداری را از پاشیدن فلز هنگام جوش‌کاری و اضافات بخار فلز حفاظت کند. سیستم تلویزیون مدار بسته این اجازه را می‌دهد که به صورت پیوسته جوش‌کاری را مشاهده کنیم و نگاه‌ کردن اپراتور به نور شدیدی که از جوش‌کاری ناشی می‌شود را به حداقل برسانیم.
سیستم‌های ولتاژ بالا :
سیستم‌های ولتاژ بالای اشعه الکترونی در ولتاژ بالای 60 KV کار می‌کنند و معمولاً برای عمل کردن در ولتاژهای بین 100 KV تا 200 KV (با توان اشعه بالاتر از 100 KV) طراحی شده‌اند. تفنگ الکترونی/ مجموعه‌ ستونی اشعه الکترونی در ماشین جوشکاری در حالت خلاء بالا، در یک محفظه خلاء خارجی روی محفظه جوشکاری و یا در کنار آن نصب شده است. همچنان که در شکل 11 نشان داده شده است، این نوع نصب می‌تواند هم سیل (Seak) ثابت وهم سیل لغزنده را شامل شود. در نمونه بعدی،‌حرکت تفنگ/ مجموعه ستونی معمولاً به جابه‌جایی محورهای منفرد (x یا y) محدود خواهد شد. هر نوع محور حرکتی مورد نیاز دیگری بایستی توسط اتصالات جوشکاری (x یا y) محدود خواهد شد. هر نوع محور حرکتی مورد نیاز دیگری بایستی توسط اتصالات جوشکاری فراهم گردد، برای مثال نوع x و y و z یا حرکت دورانی قطعه کار که معمولاً اعمال می‌شود. موقعیّت بیرونی تفنگ ولتاژ بالا قابلیت مانور آن را کاهش می‌دهد. اما امکان دسترسی آماده برای سرویس‌ اجزای تفنگ را مهیا می‌کند. این نوع سازمان‌دهی همچنین این امکان را به اپراتور می‌دهد که نقطه اثر اشعه را و جوش را از طریق پنجره‌ای که نسبت به اشعه‌ای الکترونی هم محور می‌باشد مشاهده کند (شکل 11) . امکان مشاهده مستقیم نیز از طریق یک پنجره شیشه‌ای در دیواره محفظه نیز وجود دارد. محفظه‌های قطعه ‌کار برای این تجهیزات معمولاً جعبه‌های فولاد کربنی دارای طرح شیار جوش‌کاری شده می‌باشد. و معمولاً از قسمت بیرونی یک پوشش در مقابل اشعه x برای محافظت از پرسنل داده می‌شود. ماشین‌‌های جوش‌کاری بدون خلاء نیاز ندارند به یک محفظه خلاء در اطراف قطعه کار. ستون تفنگ الکترونی در بالای جعبه‌ای با پوشش محافظ تشعشعات اشعه x که شامل قطعه کار و ساپورت حرکتی می‌باشد. ترتیب‌دهی دیگر این است که ستون تفنگ و قطعه کار هر دو در یک محفظه اشعه x که هر دو را قادر به حرکت متقاطع و سپس عمل کردن تجهیزات به صورت مجزا خارج از آن محفظه (اتاقک) را می‌کند، قرار داده شود.
 
شکل 11
 
شکل 12
روش‌های ردیابی درز :
مثل سایر پروسه‌های جوش‌کاری اتوماتیک در جوش‌کاری اشعه الکترونی، موقعیّت‌های نسبی نقطه کانونی اشعه و اتصالات جوش باید به صورت دقیق قبل از شروع به جوش‌کاری تثبیت شوند. این ارتباط باید در کل سیکل‌های جوش‌کاری حفظ شود این الزامات کلی تا حدودی در جوش‌کاری اشعه الکترونی پیچیده‌ می‌باشد. زیرا:
 1ـ نقطه (spot) اشعه خیلی کوچک است و درز جوشکاری نسبتاً باریکی را تولید می‌کند.
 2ـ جوش‌کاری در سرعت پیشروی بالا انجام می‌گیرد .
 3ـ قطعه کار در یک محفظه خلاء یا حفاظ تشعشع انجام می‌گیرد و مشاهده مستمر را مشکل ساخته است. 
همچنان که قبلاً اشاره شد بیشتر سیستم‌های اشعه الکترونی خلاء بالا مجهز به سیستم نمایشی‌اند که به اپراتور این اجازه را می‌دهد که اتصال جوش و نقطه اشعه رامشاهده کند. موقعیّت اولیه صحیح اشعه الکترونی نسبت به اتصال می‌تواند به سادگی توسط سیستم نمایشی تثبیت شود. در سیستم‌های نیمه خلاء و بدون خلاء که معمولاً سیستم نمایشی اپراتور تعبیه نشده است،‌ این جور کردن اولیه اشعه ـ اتصال با استفاده از دقیق (جیگ و فیکچه)، قطعات انجام می‌گیرد. برای جوش‌کاری‌های اتصالات دراز یا کمی نامنظم یک ابزار که جور کردن اشعه ـ اتصال را به صورت مناسب و اتوماتیک نگه می‌دارد، مطلوب می‌باشد. تشخیص نوری جوش و اصلاح نوری جوش و اصلاح دستی انحراف‌ها در مسیرهای اتصال سخت می‌باشد، هر چند که بعضی تجهیزات برای این روش نیز استفاده می‌شوند. دو روش برای ثابت نگه داشتن موقعیّت اشعه در طول اتصال غیر خطی وجود دارد، اولی شامل برنامه‌ریزی آنالوگ یا کنترل عددی مسیر پیوستهاست. این روش در جایی قابل اجرا می‌باشد که قطعات به صورت دقیق به شکل‌های مورد نیاز ماشین‌کاری شده‌اند و به صورت دقیق برای جوش‌کاری جابه‌جا می‌شوند. روش دوم استفاده از کنترل الکترو مکانیکی قابل تطبیق می‌باشد. این کنترل یک وسیله ردیابی دارد که اتصال جوش را دنبال می‌کند و به سیستم کنترل سیگنال می‌دهد تا موقعیّت قطعه یا تفنگ را طوری تطبیق دهد که اشعه را روی اتصال جوش هدایت کند. در وسایل مسیریاب درز محیطی و سوزنی مدار الکتریکی یکسانی به کار می‌برند و می‌تواند به سرعت جای هم را بگیرند. سیستم «مسیریاب درز» نوع سوزنی دارای یک پروب یا سوزن می‌باشد که در طول اتصال جوش حرکت می‌کند. حرکت‌های جانبی (درز کناری) پروب، ناشی از تغییری در موقعیّت اتصال است که به سیگنال‌های الکتریکی توسط ترانسدیوسر تبدیل می‌شود. سیگنال‌های الکتریکی سرو موتور موقعیّتی را کنترل می‌کند که سرو موتور قطعه یا تفنگ را جابه‌جا می‌کند تا ترتیب و انطباق آنها پابرجا بماند. سیگنال‌های الکتریکی در این سیستم‌ها یک خطای مایل به راست، یک خطای مایل به چپ و خنثی یا موقیّت صحیح تفنگ را تعریف می‌کنند. متناوباً خود اشعه الکترونی می‌تواند به صورت الکترونیکی منحرف گردد تا تغییرات را در موقعیّت اتصال اصلاح نماید. فاصله ثابت تفنگ تا قطعه کار با دادن سیگنال مسیریاب به یک سرو موتور که موقعیّت را در محور کنترل می‌کند انجام می‌شود. همچنین یک سیستم اتصال‌یاب الکترونیکی نیز قابل دسترس می‌باشد. (شکل 13) که برای عملیات موقعیت‌دهی درز و هم برای ردیابی درز استفاده می‌شود این واحد (بخش) به داخل همان اشعه‌ی الکترونی که برای جوش‌کاری استفاده شده به عنوان وسیله‌ای برای حس کردن موقعیّت اتصال، ضربه می‌زند موقعیّت اتصال را با تشخیص عدم وجوداشعه بازگشتی که از میان اشعه‌ها که از سطح قطعه کار منعکس می‌شود، تشخیص می‌دهد. و بنابراین نیاز به اندازه‌گیری و تشخیص اتصال به وسیله ابزار اضافی را حذف می‌کند. هنگامی که محفظه‌ خلاء بسته شده است و خالی می‌شود برای جوش‌کاری یک اشعه الکترونی تمرکز یافته ظریف به سمت اتصال جوش‌کاری پرتاب می‌شود،‌ و از قسمت جلو و عقب آن اسکن می‌شود که این عمل یک ساطع شدن الکترون ثانویه‌ای یا جریان رو به عقبی را تولید می‌کند که می‌توان آن را کنترل نمود و به صورت پیوسته برای مونیتورینگ استفاده نمود. همچنان که اشعه به سمت جلو و عقب حرکت می‌کند بزرگی جریان رو به عقب ثانویه الکترونها اندازه‌گیری می¬شوند و هر بار که اشعه وارد اتصاف می¬شود مقدارش کاهش می¬یابد و بنابراین اگر سیگنال نمایش ‌دهنده به یک اسیلوسکوپ با خط اثر قابل مشاهده اعمال شود. ناپیوستگی نتایج در خط اثر اسیلوسکوپ نشان می‌دهد که موقعیت‌ اتصال نسبت به خط ستونی مرکزی اشعه کدام است. در نتیجه این روش یک ابزار ساده‌ای برای جور کردن اولیه خط ستونی مرکزی اشعه با اتصال جوش‌کاری ، در اختیار می‌گذارد.
 ذبا استفاده از اسکن کل اتصال جوش‌کاری در مراحل گسسته می‌توان عدم تطبیق اتصال و اشعه را پیش‌بینی نمود و در چنین جوشکاری اصلاح نمود. ابزارهای سوزنی، محیطی و مسیریاب درز الکترونیکی را معمولاً همراه با یک سیستم ضبط و باز پخش نوار استفاده می‌کنند. که اتصال می‌تواند ردیابی شود و مسیر آن ضبط شود. سپس اتصال توسط سیستم کنترل برنامه‌ریزی شده بازده پخش (play back) اشعه یا قطعه گاز جوش‌کاری می‌شود. 
در سیستم‌های مجهز شده بر کنترل CNC، اسکن‌های متناوب برنامه‌ریزی توسط اشعه الکترونی در طول اتصال در طول زمان جوشکاری موقعیّت دقیق اتصال را مشخص می‌کند که سیستم به مکان جدید انتقال می‌یابد. CNC ردیابی مسیر را در در زمان واقعی به صورت آن لاین انجام می‌دهد.
 
شکل 13
نجهیزات جابجایی قطعه کار:
پاسخ مکانیزم‌های جابجایی قطعه کار بایستی دقیق بوده به خوبی تعریف شوند تا موقعیّت‌های نسبی اشعه و اتصال جوش را در طول کل عملیات جوشکاری حفظ کند. طراحی و ساخت آنها بایستی به گونه‌ای باشد که از عملیات در خلاء (اگر نیاز باشد) جزء الزمات اوّلیه‌ می‌باشد. همچنین حساسیت مغناطیسی مواد بایستی در نظر گرفته شود. به خاطر اینکه سرعت حرکتی هندسة جوش را تحت تأثیر قرار می‌دهد، این متغییر به صورت دقیق کنترل‌ گردیده و قابل تکرار باشد. در کل،‌ کنترل‌های موتورهای الکتریکی که دارای دقتی در حدود دو درصد سرعت مجموعه هستند کافی می‌باشند. بیشتر ماشین‌های جوشکاری EB مکانیزم‌های استاندارد را برای حرکت خطی و دایره‌ای قطعه کارنسبت به اشعة الکترونی فراهم می‌کند. حرکت خطی افقی معمولاً توسط حرکت میز قطعه کار یا توسط حرکت تفنگ الکترونی فراهم می‌شود. حرکت دورانی حول یک محور عمودی توسط یک میز چرخان افقی توسط موتور تحریک می‌شود بدست می‌آید. محفظه‌ها می‌توانند مجهز شوند به دستگاه‌های سکوی خارجی که به میز قطعه کار (و هر مکانیزم‌ جابجایی قطعه کار) را فراهم می‌کنند که از داخل محفظه خلاء برای راحتی بارگذاری و بستن قطعات بیرون بیایند. شکل14 یک میز با محورهای y-x را با سکوی خارجی آن نشان می‌دهد. یک موقعیت‌دهندة دورانی قابل تنظیم قطعه کار و مجموعه مزعک در روی میز نصب شده است. حرکت دورانی حول یک محور افقی می‌تواند با استفاده از یک موقعیّت‌دهندة توسط توان کنترل می‌گردد. اتصالات خط،‌ چرخان و دایروی می‌تواند با استفاده از این مکانیزم‌ها هم‌ راستا با اشعه الکترونی باشد. اغلب مطلوب این است اتصالات دایروی در چندین قطعات در طول تنهایک بار بارگذاری محفظه جوشکاری گردند. در این حالت، قطعات بر روی یک میز خارج ازمرکز چیده می‌شوند که به یک میز چرخشی افقی که توسط موتور تحریک می‌شود وصل شده است. میز خارج از مرکز نگهدارنده قطعات می‌تواند هر تکه را به نوبت نسبت به اشعة الکترونی موقعیّت‌دهی نماید. حرکت جوش دایره‌ای با میز خارج ازمرکز ساخته می‌شود. حرکت دورانی برنامه‌نویسی شده میز خارج از مرکز از تکه‌ای به تکه دیگر می‌تواند اضافه گردد. همچنین فیکچر‌های چرخشی دارای چندین محور به صورت متناوب استفاده می‌گردد هنگام درست کردن جوش‌های محیطی گروهی از قطعات مشابه قطعات دوباره به صورت بچ بارگذاری می‌گردند، و بعد به صورت موفقّیت‌آمیزی به محل جوشکاری توسط موتور محرک چرخانده می‌شوند. اتصال در روی هر اتصال می‌تواند برای جوشکاری موقعیّت‌دهی گردد توسط حرکات خطی میز قطعه کار که نگهدارنده‌های چرخشی نصب شده‌اند. اتوماتیک کردن کلیه عملیات امکان‌پذیر می‌باشد. یک مثال از هدف‌های خاص فیکچرهای دورانی در شکل 15 نشان داده شده است.
 
شکل 14
 
شکل 15
کنترل‌ها:
به خاطر اینکه کلیه متغییرهای عملکردی سیستم جوشکاری اشعه الکترونی به صورت مستقیم قابل کنترل می‌باشند، فرآیند به راحتی با سیستم CNC سازگار شود. حرکت قطعات یا تفنگ، همچنین انحراف اشعه، می‌تواند در هر ترکیبی برنامه‌نویسی گردد. همچنین خود جریان اشعه قابل برنامه‌نویسی است. بنابراین، اشعه می‌تواند به راحتی از یک سطح گسسته به سطح دیگر تغییر کند یا در هر نرخ مشخصی تغییر کند. این راحتی کنترل (upslops) و کاهش (downslop)، و قابلیت تولید انواع ساختارهای انحراف اشعه، قابلیت فرآیند را برای تولید جوش‌هایی با کیفیّت بالا افزایش می‌دهد. دیگر متغییرها، شامل ولتاژ شتاب‌دهنده، تمرکز اشعه، توان ساطع‌کننده، فشار محفظه، همچنین دیگر کارهای کمکی، می‌تواند قسمتی از برنامه‌ برای کنترل یا نمایش باشد. سیستم‌های جوشکاری اشعه الکترونی به صورت کامپیوتری جوشکاری منحنی‌های شکل‌های پیچیده را انجام می‌دهند، که توان اشعه و سرعت حرکت بایستی به عنوان تابعی از موقعیّت در طول مسیر جوش و همچنین قطعاتی که احتیاج به برنامه‌‌نویسی‌های جوشکاری چند پاسه دارند. 
تجهیزات حالت نیمه خلاء:
تجهیزات برای حالت نیمه خلاء جوشکاری اشعه الکترونی اساساً حالت اصلاح شده‌ای از تجهیزات استاندارد حالت خلاء بالا می‌باشد. یک لوله یا سوراخ دهانه‌ای (aperture tube) (یک روزنه‌ای که به اشعه اجازه عبور می‌دهد ولی در برابر جریان گاز مانع می‌شود) به مجموعه‌ ستونی تفنگ اضافه می‌شود، به موجب آن به مناطقی تنفگ که به صورت جداگانه پمپاژ شده‌اند اجازه ماندن تحت خلاء بالا را می‌دهد هنگامی که محفظه در سطح حالت نیمه خلاء عمل می‌کند. همانند تجهیزات حالت خلاء بالا.
 
شکل 16
 
شکل 17
 
شکل 18
تجهیزات حالت بدون خلاء:
اشعه الکترون‌هایی که از میان گازی که عبور می‌کنند ابتدا توسط الکترون‌های لایة ظرفیت اتم‌ها یا مولکول‌های گاز پراکنده می‌شوند. همین که فشار گاز افزایش پیدا می‌کند پراکنده شدن خیلی بیشتر می‌شد (شکل 6). این باعث تولید یک پروفیل از اشعه می‌شود که به صورت قابل توجه گسترده شده است و یک کاهش در چگالی توان اشعه باعث می‌شود،‌ اما ضرورتاً باعث کاهش در توان کلی اشعه نمی‌شود. یک اشعة الکترونی بایستی در خلاء بالا تولید گردد. برای جوشکاری کردن در فشار اتمسفر، اشعه از یک سری از محفظه‌ها یا مراحل عبور می‌کند که منحصراً در فشارهای بالا عمل می‌کنند. علاوه بر آن، سرعت الکترون (ولتاژ شتاب‌دهنده) بایستی برای کم کردن اثر پراکندگی اتمسفر محیط به اندازه کافی بزرگ باشد. یک سری از محفظه‌ها که به صورت موفقیّت‌آمیزی در فشار بالا عمل می‌کنند توسط چوب‌بست (staging) حاصل شده است. به عنوان نمونه پمپاژ کردن تعدادی از محفظه‌ها به صورت متفاوت یک سری از باریکه‌ها (aperture) برای اینکه امکان عبور اشعه الکترون از دیواره یک محفظه به دیوار دیگر باشد، فراهم شده است،‌ در حالی که عبور جریان گاز در طرف مقابل محدود شده است. این روزنه و سیستم پمپاژ بایستی به گونه‌ای طراحی شود که نتواند گرادیان فشاری که بین خلاء بالا و اتمسفر محیط احتیاج است را نگه دارد. اشعه الکترونی بایستی بااستفاده از ولتاژ بالا شتاب داده شود. اگر آخرین مرحله در هوا می‌باشند، این ولتاژ بایستی حدقل 150KV باشد و این به خاطر فراهم آوردن یک فاصله اتمسفر است و نهایتاً اشعه از میان آن عبور می‌کند، می‌تواند به صورت فاصله کاری مفید را خیلی تحت تأثیر قرار دهد. شکل 19 یک تفنگ الکترونی/ مجموعه ستونی حالت بدون خلاء سنتی را نشان می‌دهد، به صورت کامل همراه با سیستم روزنه‌ها. تفنگ الکترونی نشان داده شده نمونه‌ای از آنهایی است در دیگر مدل‌های جوشکاری اشعه الکترونی استفاده شده است، و قادر به عمل کردن در ولتاژهای شتاب‌دهنده در رنج 150 الی 200 کیلو وات می‌باشد. جریان اشعه، و بنابراین توان، توسط ولتاژ در الکترود انحرافی تفنگ کنترل می‌گردد. اشعه توسط لنزهای الکترومغناطیسی برای مینیمم کردن قطر سیستم روزنه متمرکز می‌گردد همان‌گونه که در زیر شکل 19 نشان داده شده است. این از محیط خلاء بیرون می‌آید و از طریق روزنه پایین به محیط هوا در فشار اتمسفر یک شیر ستونی برای ایزوله کردن و نگهداری ناحیه از تفنگ تحت خلاء بالا در طول مدت تخلیه محفظه استفاده می‌گردد، و سوراخ باریکی که اضافه شده است کمک می‌کند به محفظه خلاء درمحدوده 10-4 torr یا بهتر در ناحیه تفنگ در طول‌ مدت عملیات اشعه، در حالی که هنوز به اشعه اجازه برخورد بر روی سطح قطعه کار که درمحیط نیمه خلاء قرار گرفته است را می‌دهد. بنابراین، در تجهیزات حالت نیمه خلاء، محفظه به صورت متناوب تخلیه شده هنگامی که قطعات جدید بارگذاری می‌گردند و دوباره به سطح حالت نیمه خلاء پمپاژ می‌گردند بدون آنکه ناحیه تفنگ به اتمسفر هوا خالی گردد. و این به تولید انبوه قطعات با این روش امکان لازم را می‌دهد و سیستم ولتاژ بالا و پایین EBW برای جوشکاری در حالت نیمه خلاء تولید شده‌اند. سیستم‌های نیمه خلاء با کاربردهای عمومی، مانند آنچه در شکل 16 نشان داده است، به صورت مفید و کارا در اجراهای تولید با حجم پایین استفاده می‌شود. به هر حال، بیشترین واحدهای نیمه خلاء در حالت خاص برای مجموعه‌های قطعات خاص به صورت ابزار در آورده می‌شوند. شکل17 نمونه مفاهیم ابزار حالت نیمه خلاء را تشریح می‌کند. در هر محدود، محفظة قطعه کار و ابزار در یک مجموعه منسجم قرار دارند، مخصوصاً برای طرح تک قطعه طراحی شده‌اند. انواع سیستم‌های جوشکاری نیمه خلاء برای کاربردهای تولید با حجم بالا استفاده می‌شوند. برای مثال، یک ماشین با یک جایگاه جوشکاری چندین جایگاه بارگذاری دارای قابلیّت تولید در محدوده 200 قطعه در هر ساعت را دارد. یک ماشین با دو جایگاه جوشکاری، از طریف دیگر، می‌توانند قابلیّت تولید تا سقف 500 قطعه در هر ساعت افزایش دهد. سرعت‌های تولیدی در تحلیل نهایی بستگی به طرح قطعات خواهند داشت. روش دیگر برای بدست آوردن حجم تولید بالا با تجهیزات حالت نیمه خلاء در شکل 18 نشان داده می‌شود. در اینجا، یک واشر یا کاسه سیل (Seal) لغزنده برای فراهم آمدن ناحیه‌های با خلاء متوسط قبل و بعد از آنکه به صورت جداگانه محفظه‌ جوشکاری خلاء پمپاژ شد،‌ استفاده می‌گردد. این روش یک سری از ناحیه‌های خلاء را به صورت مداوم پمپاژ شده‌اند نگه می‌دارد که احتیاج به زمان تخلیه راحذف می‌کند، بنابراین قابلیت تولید با حجم بالای میز تغذیه مدرج شده را به صورتی که به طور کامل کار کند،‌ قادر می‌سازد و امکان سرعت‌های تولید بالاتر از 500 قطعه در هر ساعت را فراهم می‌کند در طول عملیات،‌خلاء بالا به صورت پیوسته در ناحیه بالای تفنگ حفظ می‌گردد و این- با استفاده از انتشار روغن یا پمپ توربو مولکولی (turbo molecular) در این ناحیه حاصل می‌گردد. سطوح پایین‌تر فشار در مراحل فشار موقتی با استفاده از پمپ‌های مکانیکی نگه داشته می‌شوند. در بیشتر موارد،‌ قطعه کار به صورت افقی در جلوی ستون تفنگ حرکت داده می‌شود،‌ اما کل ستون تفنگ اگر مطلوب باشد می‌تواند حرکت داده شود. همانند حالت‌های نیمه خلاء و خلاء کامل، تفنگ می‌تواند یا در موقعیّت افقی یا عمودی قرار داده شود، و ناحیة جوشکاری بایستی برای محافظت پرسنل از تشعشعات اشعه X در طول زمان جوشکاری پوشش داده شود. مخاطرات سلامتی از این تشعشعات در انتهای این فصل تحت عنوان «احتیاط‌های ایمنی» بحث می‌شود. نوع دیگری از واحد تفنگ جوشکاری اشعه الکترونی در حالت بدون خلاء به صورت محفظه‌ پر شده از گاز یا منبع تغذیه ولتاژ بالا نمایان می‌شود که می‌تواند به صورت مستقیم بر روی تفنگ یا مجموعه ستونی در طول عملیات نصب گردد،‌ هر دوتای آنها که می‌توانند بعداً در حین عملیات در طول اتصال جوشکاری حرکت داده شوند. مانند حالت تجهیزات حالت نیمه خلاء یا سیل (Seal) نوع لغزشی، زمان برای تخلیه کردن، ناحیه قطعه کار حذف می‌گردد، و بنابراین سرعت‌های تولید بیش از 500 قطعه در هر ساعت با حالت جوشکاری بدون خلاء قابل دستیابی است. علاوه بر آن، به خاطر اینکه لازم نیست که قطعه کار در یک محفظه‌ای که در تخلیه‌ می‌شود قرار داده شود،‌ اندازه قطعه و الزامات شرایط قطعه کار بسیار آسان‌تر می‌شود.
 
شکل 19
خصوصیات جوش‌ها :
فرآیند جوشکاری با اشعه الکترونی شکل‌هایی از فلز جوش را تولید می‌کند که به طور مشخص متفاوت از آنهایی است که توسط فرآیندهای جوشکاری قوس سنتی انجام می‌گیرد. نمونه برش داده شده عرضی در جوش‌های EBW و جوشکاری قوس گازی تنگستن در شکل 20 مقایسه شده است. هندسه و شکل جوش نمونه اشعه الکترونی نسبت عمق به عرض بسیار بزرگ در مقایسه با یک جوش قوس نشان می‌دهد. و این جنبه از چگالی توان بالای اشعه الکترونی نتیجه می‌شود. اشعه در یک مساحت کوچک متمرکز می‌گردد، و چگالی توان اشعه می‌تواند از چگالی‌های توان قابل دسترس در جوشکاری قوس که توسط چندین مرتبه بزرگنمایی بدست می‌آید، بالاتر باشد. نسبت‌های بالای عمق بر عرض جوش‌های اشعه الکترونی دو تا از مزیت‌های مهم فرآیند را بیان می‌کند. اولی، اتصال‌های نسبتاً ضخیم می‌تواند تنها در یک پاس جوشکاری گردند. اتصال‌های جوش ضخیم، که احتیاج به چندین پاس روش جوشکاری قوسی دارند، می‌توانند تنها در یک پاس توسط جوشکاری اشعه الکترونی، و در زمان اندک جوشکاری گردند. یک مثال از این در شکل21 تشریح شده است که مقطع برش خورده‌ای از یک جوش اشعه الکترونی تک پاس را نشان می‌دهد که در ضخامت 4in فولاد کربنی با توان 33KV و سرعت حرکتی تقریباً ساخته شده است. دومی اینکه، برای یک ضخامت داده شده مشخص، نرخ ساعت حرکتی که در جوشکاری می‌تواند بدست آید بسیار بیشتر از حالتی است که در جوشکاری قوسی بدست می‌آید. به نوبت، ‌فرآیند جوشکاری اشعه الکترونی اعوجاج و تأثیرات حرارتی کمتری را نسبت به جوشکاری قوسی مطرح می‌کند. جوش‌های تولید شده درخلاء بالا با نسبت عمق به عرض 50:1 در بسیاری از آلیاژها امکان‌پذیر است. جوشکاری مقاطع سنگین در یک پاس با استفاده از شیارهای مربع شکل در جوش لب به لب عملی می‌باشد. در مورد آلومینیوم، صفحاتی بالاتر از ضخامت 18 اینچ (466 میلیمتر) با استفاده از این روش جوشکاری شده‌اند. برخی از مشکلات با اتصال مقاطع ضخیم باقی می‌ماند، اما کاربردهای تولید در فولاد به بالای 6in (152mm)گسترش می‌یابد. حالت نیمه خلاء بعضی از قابلیت‌های نفوذ قابل دستیابی در خلاء کامل را قربانی می‌کند، و در منطقه‌ خلاء جزئی (soft vacnum) حالت نیمه خلاء نفوذ %5 کمتر حاصل می‌گردد. درحالت بدون خلاء،‌ ماکزیمم نفوذی که فعلاً حاصل شده است زیر (51mm) 2in است. توانایی برای تولید جوش‌هایی با این مشخصات بستگی به حالت فرآیند دارد، که خلاء کامل، نیمه خلاء، یا بدون خلا‌ء باشد. در همه موارد، بیشتر وابسته به اندازه نقطه‌ای اشعه و توان کلی اشعه دارد.
شکل 22 یک نمودار نمایش است که نشان می‌دهد که چگونه نفوذ با افزایش فشار محیط، به خاطر پخش شدن اشعه که توسط فشار افزایش یافته سبب می‌شود،‌ کاهش می‌یابد. (توجه: اطلاعات نسبت به اطلاعات حاصل شده تحت شرایط خلاء،‌ نرمال شده‌اند) پخش شده نشان داده شده در این نمودار اطلاعاتی حاکی از این واقعیت است که متغییرهای عملکردی بر غیر از فشار (نظیر ولتاژ اشعه، فاصله طی شده و ...) 
همچنین نفوذ حاصل شده در هر فشار محیط داده شده را تحت تأثیر قرار می‌دهد. نسبت عمق بر عرض‌هایی حاصل شده همچنین وابسته به خواص فیزیکی فلز پایه به خصوص نقطة ذوب، ظرفیت گرمایی، نفوذ حرارتی و فشار بخار می‌باشد. جوشکاری EB، مخصوصاً در حالت خلاء بالا، یک ابزار عالی برای جوشکاری فلزات غیر مشابه و با جرم‌های متفاوت می‌باشد، و برای تعمیر اجزای جوشکاری که با فرآیندهای دیگر قابل استفاده مجدد نیست. بسته به ضخامت اتصال و موادی که قرار است جوشکاری شوند، حرارت کلی کم که به قطعه کار وارد می‌شود می‌تواند اعواجاج اتصال جوش به طور قابل ملاحظه‌ای را کاهش دهد. در کل،‌ حالت‌های با خلاء و نیمه خلاء مضرترین حالت‌ها هستند، هر چند که حالت بدون خلاء برخی از مزایای قابل ذکری را در مقایسه با فرآیندهای جوشکاری قوسی سنتی ارائه می‌دهد. به خاطر اینکه اشعة با چگالی توان بالا جوش‌هایی را تولید می‌کند که توسط هدایت حرارتی کنترل نمی‌شود، فلزات با هدایت حرارتی متفاوت می‌توانند به همدیگر جوش داده شوند. یک اتصال بین دو تکه با ضخامت‌های بالای از دست دادن حرارتی نابرابری به قطعات نازک‌تر و ضخیم‌تر خواهد بود، امّا این یک مشکل عمده نیست. در این فلزات یا در فلزات با نقطه ذوب پائین، ذوب می‌تواند بدون هیچ گونه نیاز عمده‌ای بر چاه‌های حرارتی پشتیبان (backup heat sinks) که برای جوشکاری قوسی نیاز می‌باشد، انجام گیرد. برای جرم‌های نابرابر، انرژی اشعه معمولاً بر روی قسمت ضخیم‌تر متمرکز می‌گردد و توان برای نفوذ از طریق قسمت نازک‌تر تنظیم می‌گردد. رویه‌های جوشکاری قوسی اغلب احتیاج به پیش گرم کردن قسمت‌های ضخیم فلزی که دارای ضریب هدایت حرارتی بالایی است، دارند. در مورد جوشکاری اشعه الکترونی به خاطرچگالی توان بالای قابل دسترس احتیاج به پیش خیلی کمی یا اصلاً احتیاج ندارد. فلزات واکنشی و دیر گداز به صورت زیان‌آوری توسط مقادیر بسیار کم آلاینده‌های اتمسفر محیط نظیر اکسیژن، نیتروژن و هیدروژن تحت تأثیر قرار می‌گیرد. این فلزات ممکن است بدون هیچ کدام از این آلاینده‌ها توسط جوشکاری اشعه الکترونی جوشکاری گردد.
چنین فلزاتی شامل تنگستن، مولیبدن،‌کولومبیوم (Columbium)، تانتالیم، زیرکونیوم و تیتانیوم است. حالت خلاء بالا بهترین و مناسب‌ترین حالت برای اتصال این فلزات است. دو حالت دیگر قابلیت‌های عملکردی جوش را کاهش می‌دهند، با وجود اینکه اینها هنوز به صورت موفقیت‌آمیزی به این موارد اعمال نشده‌اند. هر چند که جوشکاری اشعه الکترونی یک فرآیند با چگالی توان بالاست،‌ یک فرآیند با انرژی پایین است. کل انرژی ورودی مورد نیاز برای جوشکاری یک اتصال با ضخامت مشخص داده شده کمتر از چیزی است که توسط بیشتر فرآیندهای جوشکاری قوسی سنتی مورد نیاز است. دو تا از مزیت‌هایی که از انرژی حدودی کمتر نتیجه می‌گیردد عبارتند از:
اول، این باعث کاهش اعوجاج شده و اندازه منطقه متأثر از حرارت (HAZ) جوش را کاهش می‌دهد.
دوم، سرعت‌های سرد شدن بسیار بالای جوش‌های اشعه‌ الکترونی می‌تواند از واکنش‌های متالوژیکی ممانعت بکند، نظیر تغییرات فازی، به هر حال، قواعد پایه‌ای متالوژی نسبت به سرعت‌های سرد کردن و میکرو ساختار حاصله هنوز اعمال می‌گردد. با وجود این، فلز جوش معمولاً دارای خواص مکانیکی مرتبط با خواص حجمی فلز پایه خواهد بود. جنبه دیگر جوشکاری اشعه الکترونی شامل کنترل فرآیند می‌باشد،‌احتیاج به کنترل دقیق‌تری خواهند داشت. کنترل صحیح فرآیند اشعة الکترونی درجه بالایی از قابلیت را فراهم می‌کند. در حال حاضر ترکیب میکرو کامپیوترها و میکرو پروسورها توانایی‌های کنترلی اضافه‌تری بر شرایط جوشکاری فراهم می‌کند. کنترل محیط جوشکاری امکان کنترل ترکیب فلز جوش را می‌دهد. جوشکاری اشعه الکترونی در محیط با خلاء بالا امکان فرار گازها را می‌دهد و فلزات بخار شده پرفشار امکان تبخیر شدن را پیدا می‌کند. این مواد مذاب تصفیه شده‌تری را تولید می‌کند اما همچنین باعث کمبود برخی از عناصر آلیاژی معین می‌گردد. در فشار حداکثر دیگر،‌ جوشکاری اشعه الکترونی در محیط بدون خلاء در هوا ممکن است مقدار عناصر اکسیژن و نیتروژن فلز جوش را افزایش دهد. شکل فلز جوش باریکی که در این فرآیند تولید می‌گردد ، اعوجاج کمتر در اتصالات جوش نتیجه می‌دهد. در این نوع جوش، فلز جوش ضرورتاً بایستی در سطوح موازی باشد به جز جایی که در اشعه الکترونی برای اولین بار در روی سطح بالایی قطعات (members) مماس پرتاب می‌شود. شکل 20(A) را ببنید. انقباض در مدت سرد کردن در طول اتصال به صورت یکنواخت می‌باشد. هنگامی که فلز جوش دارای یک شکل v مخصوص، همان‌گونه که در جوشکاری قوسی هست ، باشد. یک تاب برداشتگی عمده ‌از. انقباض حرارتی نابرابر در بالا و پایین اتصال وجود دارد. به خاطر اینکه اشعه الکترونی می‌تواند در مقاطع فوق‌العاده ضخیم نفوذ کند، اریب کردن یا پخ زدن یکی یا هر دو لبه قطعات مماس ضروری نمی‌باشد. به هر حال،‌ برای چنین جوش‌هایی تلرانس‌های دقیق و بسته‌ ماشین‌کاری معمولاً برای جوش‌کاری اشعه الکترونی در خلاء بالا نسبت به جوش‌کاری قوسی نیاز است. در جوشکاری در حالت نیمه خلاء مقاطع عرضی فلز جوش بیشتر شبیه به جوش‌کاری در خلاء بالا می‌باشد، اما نسبت عمق بر عرض تا حدودی کمتر است. با جوش‌کاری اشعة الکترونی در حالت بدون خلاء، درز جوشی که تولید می‌گردد تقریباً هم عرض درز یک جوش قوسی تنگستنی است. فلز جوش ممکن است دارای کلیة مشخصاتی که توسط سایر فرآیندهای جوشکاری سفتی تولید می‌شود، باشد،‌ به خاطر اینکه توان ناکافی یا فاصله زیاد تفنگ تا قطعه کار اعمال شده است. به هر حال، در توان و سرعت بالا، نسبت‌های عمق به عرض بالا در مرتبه‌‌های 5 تا 1 در حالت جوشکاری بدون خلاء، امکان‌پذیر می‌باشد.
Aliynmen
 
شکل 20
 
شکل 21
 
شکل 22
طراحی‌های اتصال :
اتصالات لب به لب، گوشه، روی هم لبه و T شکل توسط جوشکاری اشعة الکترونی و با استفاده از اتصالات لب به لب مربعی یا جوشکاری درز، ساخته شود. درست کردن جوش‌های شعاعی (fillet) مشکل است و معمولاً تلاش نمی‌شود که ساخته شوند. نمونة طراحی‌های اتصال اشعه الکترونی در شکل 23 نشان داده است. اصلاحات این طراحی‌ها به صورت متناوب برای کاربردهای خاص انجام می‌گیرد. جوش‌های اتصال لب به لب مربعی احتیاج به ثابت کردن برای نگه داشتن مجموعه مونتاژ شده و حفظ هم راستایی آن، دارند. اینها می‌توانند به صورت خود هم راستا‌‌کننده (self-aligning) باشند اگر یک طرح اتصال زبانه‌ای (Rabbet) استفاده گردد. منطقه فلز جوش می‌تواند با استفاده از اتصال نیم و نیمه (Scarf joint) افزایش یابد، اما مونتاژ و همراستایی اتصال خیلی مشکل‌تر از یک جوش اتصالی لب به لب مربعی است. جوش‌های لبه‌ای، درزی و شعاع روی هم (lab fillet) به صورت اولین برای اتصال ورق با ضخامت‌های نمونه به کار می‌رود.
 
شکل 23
 
مونتاژ و آماده‌سازی اتصال :
هنگامی که هیچ سیم پرکننده‌ای وجود نداد، مونتاژ و سرهم بندی قطعات بایستی خیلی دقیق‌تر از حالتی باشد که در فرآیندهای جوشکاری قوسی هست،‌ به خاطر اینکه سرهم بندی ضعیف یک کمبود را در پر شدن اتصال جوش نتیجه خواهد داد. اشعه بایستی برخورد کرده و هر دو قطعه به صورت هم زمان ذوب نماید، مگر برای جوش‌های درزی که اشعه از طریق صفحه بالایی نفوذ می‌کند. پر شدن کم یا ذوب ناقص از سرهم بندی ضعیف نتیجه خواهد شد، و اتصالات روی هم که به قرارکافی بر همدیگر کلمپ نشده‌اند خواهند سوخت. انطباق فلز با فلز بین قطعات خیلی مطلوب است ولی بدست آوردن چنین حالتی خیلی سخت است. گپ قابل قبول برای یک کاربرد خاص بستگی به حالت فرایندی که اعمال شده، نوع فلز پایه، ضخامت و پیکربندی اتصال، و کیفیت جوشی که مورد نیاز است،‌ دارد. بنابراین، هنگامی که برش‌های ورقی در حالت خلاء جوشکاری می‌گردند احتیاج به فاصله سرهم بندی کمتر دارند، مقاطع صفحه‌ای درحالت بدون خلاء جوشکاری می‌گردند ممکن است فاصله سرهم بندی بیشتر از 5 مرتبه بزرگتر را نیز تحمل بکنند. آلیاژهای آلومینیوم‌ نسبت به فولاد می‌توانند فاصله گپ‌های نسبتاً بزرگتری را تحمل بکنند. انحراف‌ و نوسان اشعه در جوشکاری خلاء بالا و خلاء متوسط، برای گستردن منطقه ذوب، و در جوشکاری اتصال قابل قبول و تلرانس‌ برای هر کاربرد خاص بایستی به خاطر اجتناب از هزینه‌های غیر ضروریطی آماده‌سازی اتصال مشخص و تعریف گردد. در حالت عمومی، صافی سطح سطوح بوجود آمده آنقدر قابل ملاحظه نیستند که سطوح بتوانند به صورت مناسب پاک شوند یا آلودگی‌های آن رفع گردند. پلیسه‌های روی لبه‌‌های بریده شده ورق‌ها آنقدر زیان‌آور نیستند مگر آنکه آنها سطوح متصل شونده اتصال روی هم (lap) را فاصله اندازد.
تمیز کاری : 
تمیزی یک شرط عمده اصلی برای جوشکاری با کیفیت بالا میباشد . تمیزی بستگی به استفاده نهایی از محصول جوشکاری شده خواهد داشت . آلودگی فلز جوش ممکن است باعث تخلخل یا ترک خوردگی گردد ، یا هر دو ، همچنین باعث برتر شدن خواص مکانیکی می‌گردد . تمیز کاری نامناسب قطعاتی که بایستی جوشکاری گردند ممکن است باعث طولانی شدن زمان تخلیه محفظه به صورت افراطی می‌گردد ، بسته‌ به حالت خلاءی که اعمال می‌گردد . آستون (Acetone) و (methyle thylketone) برای سالهای زیادی به عنوان حلال مناسب برای تمیز کاری قطعات تفنگ الکترونی و قطعات مورد جوشکاری مورد استفاده قرار گرفته شده است . به هر حال ، این مواد شیمیایی در حال حاضر به عنوان مواد زهری و مسموم کننده در دسترس هستند . و بسیاری تجهیزات و امکانات الکل خالص را به جای آن‌ها مصرف می‌کنند . حلال‌های هیدروکربنی کریدی به طور قطع نبایستی مورد استفاده قرار گیرند به خاطر تاثیرات زیان آور آنها بر روی تجهیزات با ولتاژ بالا . اگر گریسن زاهدای (degreaser) بخار بایستی شامل حلال هیدروکربنی کلریدی برای گریس زدایی بیشتر باشد ، در این صورت قطعات بایستی بعداَ به طور کامل در الکل خالص بیشتر شوند . یک گزینه جایگزین برای گریس زدایی حلال نوع فلوروکربن می‌تواند باشد . بعد از تمیز کاری نهایی سطوح اتصال نبایستی توسط دست یا ابزار تماس داده شود . اکسیدهای سطحی و فرم‌های دیگر آلودگی‌ها که حلال‌ها نمی‌توانند حل بکنند ، بایستی توسط روش‌های مکانیکی یا شمیایی زدوده شوند . سطوح تخت فلزات نرم ، نظیر منیزیم ، آلومینیوم و مس می‌توانند توسط دست خراب شوند . ماشین‌کاری بدون ماده خنک کننده برای هماء این موا د ترجیح داده می‌شود امّا در مورد قطعات خیلی سخت بایستی سنگ‌زنی مورد استفاده قرار گیرد . سطوحی که توسط ماشین کاری آماده نشده‌اند بایستی به صورت شیمیایی تمیز شوند . سند بلاست و سنگ زنی برای مواد نرم پیشنهاد می‌گردند که شامل فولادهای نرم ، به خاطر اینکه شن (grit) ممکن است در سطوح فروروند . تمیزکاری باسیم معمولاَ پیشنهاد نمی‌گردد . به خاطر اینکه این روش تمایل دارد که آلودگی‌ها را در سطح فلز فرو برد . جوشکاری در محیط بدون خلاء معمولاَ احتیاج به تمیزکاری‌های قبلی کمتری نسبت به حالت جوشکاری خلاء دارد.
ثابت کردن:
جوشکاری EB می‌تواند به صورت دستی یا اتوماتیک عملیات موردنظر را انجام دهد. قطعات بایستی برای هم تراز کردن (align) اتصال ثابت گردد، مگر آنکه طرح خودش به صورت خود ثابت کن باشد، و بعد یکی از مجموعه یا ستون تفنگ الکترونی بایستی برای انجام عمل جوشکاری حرکت کند. در عمل بایستی حالت‌های خود ثابت کن مورد استفاده قرار گیرد. یک انطباق پرسی یا انقباضی می‌تواند قطعات دایره‌ای برای جوشکاری موقعیّت‌دهی کند. به هر حال، این روش‌ها احتیاج به تلرانس‌های دقیق ماشین‌کاری دارند، که شاید برای جوشکاری درحالت انبوه اقتصادی نباشد. ثابت کردن برای جوشکاری اشعه الکترونی احتیاج به این ندارد که محکم و صلب به اندازه حالتی در جوشکاری اتوماتیک مورد نیازاست،‌باشد. دلیل این است که جوش‌های اشعه‌ الکترونی با توان بسیار کمتری نسبت به جوش‌های ساخته می‌شوند. بنابراین،‌ تنش‌هایی در اتصالات جوشی که توسط گرادیان‌های حرارتی به وجود می‌آید در طول حجم کمتری از فلز گسترده‌ می‌شود. به هر حال، حالت ثابت کردنی برای EBW استفاده می‌گردد. نبایستی اثرات مغناطیسی را باعث شود که به صورت مخالف و ناسازگار اشعه را تحت تأثیر قرار می‌دهند. فاصله اتصالی بسیار نزدیک (close joint fit up) و همراستایی برای جوش‌های اشعه الکترونی مورد نیاز است که معمولاً ایجاب می‌کند که وسایل ثابت کردن نیز با همان تلرانس‌‌ها ساخته شوند. بلوک‌های سرد شده حسی (chill black) با پوششی از نیکل برای اجتناب از آلودگی می‌تواد برای زدودن حرارت از محل اتصال مورد استفاده قرار گیرد. میز کاری و موقعیّت‌‌دهنده‌های چرخان بایستی حرکت دقیق و نرمی در سرعت‌های حرکتی موردنیاز داشته باشند. کلیه ابزارها و فیکچرها (ثابت‌کننده) بایستی از مواد غیرمغناطیسی ساخته شوند تا از انحراف مغناطیسی اشعه جلوگیری به عمل آید. و کلیه مواد مغناطیسی بایستی قبل از جوشکاری آنها دمغناطیسه شوند. ورود و خروج اشعه الکترونی منجر به تولید حالت باریک شدن (under fill) در دو انتهای اتصال جوشکاری شده می‌گردد. برای کاهشی یا حذف این اثر، باریکه‌ها یا صفحات نازکی ازهمان فلز که قطعه‌کار از آن است بایستی به صورت محکم در برابر هر دو انتهای اتصال قرار داده شود بنابراین اشعه می‌تواند از صفحه نازک ابتدایی شروع کند، در طول اتصال جوش حرکت کند، و در روی صفحه نازک انتهایی خاتمه دهد. این صفحات نازک بعداً می‌تواند از دو انتهای قطعه‌کار زودوده شده و پاک شوند.

فلزات پرکننده اضافی :
هنگامی که سطوح نصب شده (faying) اتصال لب به لب با تلرانس‌های قابل قبولی نسبت به همدیگر قرار گرفته‌اند و معمولاً فلز پر کننده برای بدست آوردن یک جوش با ضخامت کامل نیاز نخواهد شد. همین‌طور که فرآیند جوشکاری در طول اتصال به جلو حرکت می‌کند، فلز جوش از لبه‌های اولیه‌ به سمت لبه‌های عقب سوراخ‌ بخار (vapor hole) جاری می‌گردد انقباض حرارتی، همان‌طور که جوش‌ مستمراً منجمد می‌گردد، معمولاً یک اتصال جوش شده بدون حالت لاغرشدگی (under fill) را تولید می‌کند. هنگامی که رویه‌های جوشکاری مناسب مورد استفاده قرار گیرد. طراحی‌های اتصال معینی از انقباض‌ حرارتی اتصالات جوشکاری برای تولید یک جوش بدون لحیم (جوش مستقیم) از مسیرهای جوش چندگانه استفاده می‌کنند؛ چنین جوشی که تولید از یک فاصله‌ اتصالی شیب‌دار باریک و اشعه با چگالی‌ توان پایین‌تر برای نفوذ کامل جوش استفاده می‌کنند. چنین جوش‌هایی منجر به مشاهده ایرادات کمتری در جوش‌های بدون لحیم تک پاس که گاهی اوقات دیده می‌شود،‌ می‌شود. به هر حال، برای برخی از کاربردهای برای بدست آوردن یک اتصال جوشی قابل قبول مطلوب یا ضروری است که فلز پر کننده اضافه گردد. فلز پرکننده ممکن است برای بدست آوردن خواص فیزیکی و متالوژیکی معین در فلز جوش نیاز باشد. مشخصات فلز جوش که ممکن است با استفاده فلز پرکننده بهبود و یا حتی تغییر کند مثلاً داکتیلیته، استحکام کششی سختی، مقاومت در برابر ترک و ... برای مثال از قبل گذاشتن صفحات نازک آلومینیومی در محل اتصال می‌تواند عمل اکسایش در فولادهای ‌نرم را باعث شود که به نوبه خود باعث کاهش تخلخل می‌گردد. هنگامی که فلز پر کننده برای اهداف متالوژیکی به محل اتصال اضافه می‌گردد، پیش روی سیم منحصراً اعمال نمی‌گردد. وقتی که از یک فلز غیر مشابه که به عنوان سیم به سطوح اتصالی اضافه می‌گردد از بالا تا پایین جوش یکسان نمی‌باشد. برای یک جوش تک پاسه در صفحات ضخیم فلز پرکننده ممکن است شکل یک صفحه نازک را به خود بگیرد. وجود صحفه نازک پرکننده احتیاج به نوسان اشعه یا اشعه با نقطه قطری بالا برای نصب کردن صفحه نازک پر کننده و فلز لایه در هر دو سطح اتصال، دارد.
این موردی با اتصالات فلز نازک نمی‌باشد که سیم پرکننده می‌‌تواند از دو سطح اضافه گردد و رقّت در طول کلی اتصالی اتفاق خواهد افتاد. مثال‌های نمونه فلزات پرکننده‌ برای دلایل متالوژیکی از جوشکاری آلیاژ آلومینیوم نوع 6061 بااستفاده از فلز پرکنندة آلومینیوم نوع 4043، و جوشکاری بریلیم با استفاده از فلز پرکننده آلومینیموم یا نقره فلز پر کننده ممکن است در سطح برای پر کردن اتصال اتصال در طول پاس دوم بعد از اینکه پاس نفوذی ساخته شد، اضافه گردد. این برای بدست آوردن یک جوش با ضخامت کامل در صفحات ضخیم انجام می‌گیرد. تجهیزات تغذیه سیم‌ پرکننده در واقع یا نوع اصلاح شده‌ای از نسخه‌ای است در جوشکاری قوسی تنگستنی گازی استفاده می‌گردد یا یک واحد مخصوص که برای استفاده در محفظه‌ خلاء طراحی شده است. قطره‌های سیم پرکننده معمولاً کوچک می‌باشند، (0.8mm) 0.03in یا کمتر، به خاطر اینکه تغذیه‌ کننده‌ سیم بایستی به صورت یکنواخت سیم را به داخل لبه راهمای حوضچه کوچک خراب جوش تغذیه بکند. نازل تغذیه‌کنندة سیم بایستی از فلز مقاومت بر حرارت ساخته شود. برای جوشکاری در محفظه خلاء، موتور محرک سیم تغذیه‌کننده بایستی در یک محفظه‌ای که به صورت دقیق دوبرابر خلاء آب‌بندی شده است، قرار گیرد. یا حالت دیگری طراحی گردد تا دو محفظه‌ خلاء مورد استفاده قرار گیرد. خالی کردن محفظه از گاز در حالتی که موتور در بیرون قرار دارد ممکن است زمان تخلیه محفظه قطعه کار را افزایش خواهد داد. مکانیزم‌های تهیه شده بایستی نسبت به اشعه الکترونی و محل اتصال جوش در طول کل مسیر اتصال باشد.
انتخاب متغییرهای جوش¬کاری:
نرخ انرژی ورودی به قطعه کار در طی مدت EBWمعولاً به صورت ژول به ازای هر اینچ یا ژول به ازای ثانیه بیان می¬شود. فرمول این عبارت این گونه است که:‌‌‍‍‍[ =(j/mm )،j/in و انرژی ورودی[ ، در حالی که [ولتاژ شتاب¬دهنده اشعه(v)=E ‍‌][جریان اشعه(A)=I ] [توان اشعه (WیاJ/S =P ‍] [ سرعت جا¬به¬جایی(mm/s in/s')=s] اطلاعات جوش کاری برای ضخامت¬های گوناگون از مواد خاص را می¬توان جدول نمود که اجازه می¬دهد الحاق متغییرهای جوش کاری برای آن مواد که در¬باره مقادیری که توسط آن اطلاعات پوشش داده می¬شود. می¬توان یک منحنی که ارتباط بین انرژی ورودی و ضخامت را برای خانواده خاصی از آلیاژها را مشخص نمود که از طریق یک سری تست¬ها برای یافتن شرایط جوش¬کاری برای ضخامت فلزات تست نشده. شکل 24 بعضی از این منحنی¬ها را نشان می¬دهد. این نمودارها به خصوص برای مشخص نمودن شرایط نقطه شروع مفید می¬باشد. سه فاکتور این امکان را مهیا می¬کند:
 1) تنظیمات ماشین جوش¬کاری اشعه¬ی الکترونی معمولاً توسط کنترل سروو مدار بسته که پایداری و قابلیت تکرار را مطمئن می¬سازد انجام می¬گیرد. 
2) تطبیق دادن هر متغییر به صورت مستقل می¬شود تا انعطاف در انتخاب را به ما دهد.
3) با فرض این که سطح خلاء و فاصله قطعه¬کار که مورد استفاده می¬باشد ثابت نگه داشته شود، تنها چهار متغییر اساسی برای تطبیق وجود دارد: ولتاژ شتاب¬دهنده، جریان اشعه، سرعت جابه¬جایی و تمرکز اشعه.
در صورتیکه از یک حرکت اشعه نوسانی استفاده کنیم انحنای اشعه نیز می¬تواند به عنوان عامل پنجم شناخته شود. این متغییرها باهم ترکیب می¬شوند تا فرایند ایجاد جدول نسبتاً ساده جوش¬کاری را فراهم کنند. زمانی که انرژی ورودی مورد نیاز به¬ازای هر واحد طول برای یک نوع ضخامت از فلزی تعیین شده باشد سرعت جابه¬جایی می¬تواند انتخاب شود. و توان اشعه مورد نیاز مشخص شده باشد و یا بر¬عکس. ولتاژ و جریان اشعه را می¬توان برای تولید توان اشعه مورد نیاز انتخاب نمود.
اندازه اشعه انتخاب شده، وابسته به مشخصات هندسی درز جوش¬کاری مورد نیاز می¬باشد. برای ثابت نگه¬داشتن نقطه اثر اشعه بر روی سطح قطعه¬کار لازم است که افزایش جریان سیم¬پیچ تمرکز¬دهنده متناسب با ولتاژ شتاب¬دهنده که افزایش می¬یابد باشد، زیرا که اندازه اثر اشعه تابعی وابسته از ولتاژ¬شتاب¬دهنده می¬باشد. اکثر واحدهای جوش¬کاری اشعه الکترونی به¬طور اتوماتیک این وظیفه جبرانی را فراهم می¬کنند. اگر ولتاژ شتاب¬دهنده ثابت نگه¬داشته شود، اما فاصله تفنگ تا قطعه¬کار افزایش یابد در آن صورت باید جریان مورد نیاز سیم¬پیچ تمرکز¬دهنده افزایش یابد تا اندازه قطر نقطه اثر اشعه انتخابی بر روی سطح قطعه¬کار ثابت بماند. تغییرات منفرد متغییرهای جوش¬کاری بر روی نفوذ و ابعاد هندسی نقطه¬ی درز را به صورت زیر اثر می¬گذارد. 
1- ولتاژ شتاب¬دهنده: اگر ولتاژ شتاب¬دهنده افزایش یابد عمق نفوذ بدست آمده نیز افزایش خواهد یافت. در مورد فاصله¬های زیاد تفنگ تا قطعه¬کار یا ایجاد جوش¬های باریک با سطوح موازی، ولتاژ شتاب¬دهنده بایستی افزایش یابد و جریان اشعه کاهش یابد تا بازده تمرکز ماکزیمم را بدست آورد. (شکل1 را نگاه کنند) .
1) جریان اشعه: با هر ولتاژ شتاب¬دهنده¬ای نفوذ بدست¬آمده با جریان اشعه افزایش می¬یابد.
2) سرعت جابه¬جایی: با هر سطح توان اشعه نقطه درز جوش¬کاری باریک¬تر می¬شود و نفوذ اشعه کمتر می¬شود اگر سرعت جابه¬جایی افزایش یابد.
3) اندازه نقطه اثر اشعه: تمرکز تیز اشعه جوش¬هایی با شکل موازی و باریک را ایجاد می¬کند، به خاطر این که چگالی توان موثر ماکزیمم خواهد شد. دفوکوسdefocus)) کردن اشعه که با بیش از تمرکز نمودن(orerfocus) و یا با زیر تمرکز نمودنunder defocus)) انجام می¬گیرد قطر مؤثر اشعه را افزایش ممی¬دهد و چگالی توان اشعه را کاهش می¬دهد. و در عوض این کار منجر به ایجاد یک درز جوش¬کاری کم¬عمق یاv شکل می¬گردد. این تاثیرات در شکل25 نشان داده شده است. زیر تمرکز نمودن معمولاً برای جوش¬کاری مقاطع سنگین استفاده می¬شود تا نسبت طول به عرض مؤثر با درجه بالا را تولید کنند. هر چند که باید توجه نمود تا مطمئن شویم نقطه تمرکز اشعه که بر موضع جوش¬کاری اعمال¬شده «سر¬سوزنی» بزرگ یا بطری¬شکل را ایجاد ننماید زیرا که هر دو شرایط منجر¬به ترک جوش می¬شوند.
 
شکل 24
 
شکل 25
 
فلزات جوش¬کاری شونده :
در حالت کلی، فلزات و آلیاژهایی که توسط فرایندهای دیگر جوش¬کاری به صورت جوش¬ذوبی به هم جوش شوند می¬توان آنها را توسط جوشکاری اشعه الکترونی نیز به هم اتصال داده این کار می¬تواند هم ترکیب فلزات مشابه و هم ترکیب فلزات غیر¬مشابه را شامل شود که از لحاظ متالوژیکی باهم سازگارند. ابعاد باریک جوش فلزات و مناطق کم عرض تحت تاثیر گرما قرار گرفته به خصوص در جوش¬کاری حالت خلاء بالا، اتصالات با خواص مکانیکی بهتر و ناپیوستگی کمتر را نسبت به جوش¬کاری قوس الکتریکی تولید می¬کند. هر چند که جوش¬های اشعه الکترونی در آلیاژهایی که تحت تاثیر ترک¬های گرم یا تخلخل می¬باشند معمولاً دارای کمی ناپیوستگی خواهند بود. قابلیت جوش¬کاری شدن آلیاژهای خاص یا ترکیب آلیاژها به خصوصیات متالوژیکی آلیاژ یا ترکیبشان و پیکربندی اجزا، طراحی اتصال، تغییر فرایند و انتخاب روند جوشکاری مربوط می¬شود.
فولادها:
فولادهای ریم و فولاد کشته(آرام):
در برش شمش¬های فولاد ریم واکنش شیمیایی که بین اکسیژن و کربن روی می¬دهد تا گاز مونوکسید (co) را تشکیل دهند که در حوضچه جوش روی می¬دهد، در نتیجه، عملکرد شدید حوضچه جوش، پاشیده شدن جوش، و تخلخل در فلز جوش منجمد شده در این نوع فولادها قابل پیش بینی می¬باشد جوش¬های اشعه الکترونی در فولادهای ریم می¬توانند ارتقاء بیابند اگر اکسیژن زدایی بر روی آنها صورت بگیرد. برای مثال با اضافه کردن منگنز، سیلسیوم، یا آلومینیوم از طریق فلز پر¬کننده می¬توان انجام داد. اکسیژن زدایی می¬تواند به صورت موضعی با نقاشی کردن(painting)، اسپری پاشیدن و وارد کردن لایه فلزی(صفحات نازک) انجام ¬گیرد. اجرای یک پاس جوش¬کاری با توان کم (نفوذ کم) قبل از انجام جوش¬کاری با توان بالا(نفوذ بالا) مورد نیاز، اغلب می¬تواند نا¬آرامی عملکرد حوضچه جوش را کاهش ¬دهد. جوش¬کاری فولاد ریم را می¬توان با انتخاب دقیق شرایط جوش¬کاری اشعه الکترونی ارتقاء داد. برای مثال با کاهش سرعت جابه¬جایی، می¬توانیم یک جوش کم عمق و عریض(از مقطع عرض) را ایجاد نمائیم. گازها نیاز به زمان دارند تا از فلز مذاب جوش خارج شوند. بنابراین یک جوش با کیفیت معقول قابل دست یابی می¬باشد. الگوهای گوناگون انحنای اشعه می¬توان به خروج گازها کمک نماید و بدین¬سان می¬تواند در کاهش تخلخل جوش مؤثر باشد. فولادهای نرم ریخته¬گری شده پیوسته به وسیله عناصر سیلیکون و آلومینیوم آرام شده¬اند و بنابراین تخلخل یک مشکل نیست.
فولادهای با قابلیت سخت¬شدن:
مقاطع ضخیم فولادهای سخت¬شونده ممکن است ترک بردارند در صورتی که بدون پیش¬گرم کردن جوشکاری اشعه الکترونی انجام گیرد. سرد کردن بسیار سریع مذاب و ناحیه¬های تحت تاثیر حرارت منجر به تشکیل مارتنزیت شکننده می¬شود. ترکیب یک ساختار میکروسکوپی شکننده و سخت و تنش¬های پسماند می¬تواند ترک¬هایی را ایجاد کند. ترک¬ها می¬تواند توسط پیش¬گرم کردن جلوگیری شوند. پیش گرم کردن را می¬توان توسط یک اشعه غیر¬متمرکز defocus)) الکترونی در بیشتر کاربردها بدست آورد، که بواسطه برنامه¬ریزی و مونیتورینگ دقیق می¬باشد تا دمای پیش گرم کردن مناسب را بدست آورد.
فولاد ضد زنگ:
فولاد ضد زنگ آسیتنی: سرعت¬های خنک کردن بالا در نمونه¬هایی از جوشکاری اشعه الکترونی کمک می¬کند تا مانع از ته¬نشین شدن کار باید در فولاد ضد زنگ شود. زیرا زمانی که ناحیه جوشکاری در تماس با بازده دمایی می¬باشد کمتر می¬باشد. سرعت خنک کردن بالا موجب ترک در فشارهای بالا و درجه¬های پایین فریت مواد می¬شود.
فولاد ضد زنگ مارتنزیتی: هر چند که این فولادها قابل جوشکاری در هر شرایط دمایی ایجاد شده می¬باشند و یک منطقه سخت مارتنزیتی که تحت تاثیر حرارت باشد را منجرمی¬شود. سختی و حساسیت به ترک با افزایش کربن و افزایش سرعت خنک کردن افزایش می¬¬یابد. از خنک کردن سریع می¬شود با پیش گرم کردن فلز پایه قبل از جوشکاری جلوگیری به عمل آورد. 
فولادهای ضد زنگ سخت شده رسوبی: در حالت کلی این فولادها را می¬توان توسط اشعه الکترونی جوشکاری نمود تا خصوصیات مکانیکی بهتری را در اتصال بدست آورد. انواع شبه آستنیت مثل، 17-7Ph6 و ph14-8m06، می¬توان به راحتی انواع8-18 فولاد ضد زنگ آستینیتی جوشکاری شوند. فلز مذاب در طول جوشکاری آستینیت می¬شود و در طول خنک شدن آستینیت باقی می¬ماند. در اکثر گونه¬های ماتنزیتی مثل 17-4PH 6و15-5Ph6 ، مقدار کم کربن مانع از تشکیل ماتنزیت سخت که در فلز جوش و ناحیه تحت تاثیر گرما قرار دارد می¬شود.هر چند که تمام ترکیب¬های آلیاژیPH بدون ایجاد ترک جوشکاری نمی¬شوند. بعضی از فولادهای ضد زنگ سخت شده رسوبی مثل 17-10P و HNM6 قابلیت جوشکاری ضعیفی دارند که به خاطر مقدار فسفر زیاد در آنها می¬باشد.
آلیاژهای آلومینیوم:
در حالت کلی آلیاژهای آلومینیوم که به راحتی می¬توانند توسط جوش قوی تنگستن در محافظت گاز (TIG) و جوش قوسی فلز در محافظت گاز (MIG) جوشکاری شوند، می¬توانند توسط اشعه الکترونی نیز جوشکاری شوند. تنها با دو مشکل در بعضی آلیاژها ممکن است روبرو شویم که یکی ترک گرم و دیگری تخلخل می¬باشد. سری آلیاژهای آلومینیوم غیرقابل عملیات حرارتی (1XXX، 3XXX، 5XXX) بدون مشکل قابل جوشکاری با اشعه الکترونی¬اند. اتصال¬های جوشکاری دارای خصوصیات مکانیکی مشابه با فلز پایه آنیل شده می¬باشند. آلیاژهای قابل عملیات حرارتی (2XXX، 6XXX، 7XXX)نسبت به تغییر دادن درجه¬ها هنگام جوشکاری اشعه الکترونی حساس به ترک می¬باشند. بعضی نیز متمایل به تخلخل جوش می¬باشند. نوع آلیاژهای آلومینیوم6061-T6، 6066T6 ، که آلیاژها می¬باشند که با پروسه¬های دیگر به سختی باهم اتصال می¬یابند ولی به راحتی با جوشکاری اشعه الکترونی قابل جوشکاری می¬باشند. بهترین نتایج با این آلیاژها هنگامی بدست می¬آید که مقدارهای کمی از فاز پر¬کننده آلومینیم نوع 403 یا فلز لحیم¬کاری آلومینیم ورقی در حین جوشکاری همراه باشد. اتصال جوشکاری شده با ضخامت1.5in (38mm) نوع آلیاژ آلومینیومT651-7075 خصوصیات مکانیکی ضعیف¬تری را نسبت به ورق جوشکاری نشده از خود نشان می¬دهند. خصوصیات ضعیف جوشکاری ناشی از حرارت اضافی می¬باشد که ناحیه جوش را تحت تاثیر قرار می¬دهد. در سرعت¬های جابه¬جایی بالا تخلخل در جوش ناشی از تبخیر عناصر خاص در این آلیاژها می¬باشد. کم بودن این عناصر می¬تواند خصوصیات فلز جوشکاری را تغییر دهد. این اثر باید قبل از جوشکاری 7075 در نظر گرفته شود. مقادیر زیاد روی در آلیاژ آلومینیوم 7075 نقش اصلی را در ایجاد بخار دارا می¬باشد. در سرعت¬های جابه¬جایی پائین بخار قبل از منجمد شدن فلز جوشکاری به خارج از جوش می¬رود. از لحاظ گرمایی مفید¬تر خواهد بود که آلیاژ آلومینیوم سخت¬کاری شده را در سرعت¬های بالا انجام داد تا عرض جوش نرم و ناحیه متاثر از حرارت را کاهش دهیم.
تیتانیم و زیر¬کونیم:
تیتانیم و زیرکونیم اکسیژن و نیتروژن را به سرعت در دمای¬های جوشکاری به خود جذب می¬کنند و این داکتیلیته آنهارا کاهش می¬دهد. مقدار اکسیژن و نیتروژن قابل قبول نسبتاً کم می¬باشد. بنابراین این فلزات باید در یک محیط خنثی جوشکاری شوند. جوشکاری اشعه الکترونی در حالت بالا بهترین گزینه برای هر دوی این فلزها می¬باشد. اما جوشکاری حالت نیمه خلاء بدون خلاء در مجاورت گازهای مورد بعضی از کاربدهای تیتانیم می¬تواند قابل قبول باشد. بیشتر کاربردهای زیر کونیم نیاز به اجرای جوشکاری در یک محیط خلا یا گاز بی¬اثر دارد تا از مقاومت برخوردگی فلز حفاظت شود.
فلزات دیرگداز:
جوشکاری اشعه الکترونی بهترین روش برای اتصال فلزات دیرگداز می¬باشد. برای این که چگالی توان بالا این امکان را می¬دهد که اتصال با کمترین حرارت ورودی جوشکاری شوند. و به خصوص در مورد مولیبدن و تنگستن مهم می¬باشد زیرا که ذوب و تبلور مجدد دمای انتقال از حالت داکتیل به تردی را در این فلزات به بالای دمای محیط انتقال می¬دهد. زمان کوتاه در دمای مربوط به جوشکاری اشعه الکترونی رشد دانه¬ها و دیگر واکنش¬ها می¬دهد دماهای انتقال را افزایش می¬دهد.
فلزات دیر¬گداز رانیم(rhenium)، تانتالیم و تنگستن به سختی جوشکاری می¬شوند. روش جوشکاری اشعه الکترونی تنها مولیبدیوم و تنگستن را با موفقیت متصل می¬کند و اتصالاتی را مهیا می¬کند که در طی جوشکاری مهار نشده¬اند. به کار بردن مقاطع نازک بسیار آسان می¬باشد، ممکن است این بهتر باشد تا ساختار مرکب با متصل کردن مقاطع نازک جوشکاری بسازیم تا یک مقطع جوش ضخیم بسازیم. ناخالصی¬هایی مثل اکسیژن، نیتروژن و کربن مهم می¬باشد. آلیاژهای فلزاتی که دارای رانیم می¬باشند برای جوشکاری مناسبتر از فلزات خالص¬اند زیرا در دمای کمتر برای مدت زیادی در حالت داکتیل پابرجا می¬مانند.
فلزات غیرمشابه:
موفقیت جوشکاری دو فلز یا آلیاژ غیرمشابه به خصوصیات فیزیکی مثل: نقطه¬ی ذوب، هدایت حرارتی، اندازه اتمی و انبساط حرارتی وابسته می¬باشد. در این خصوص قابلیت جوشکاری به صورت تجربی قابل پیش¬بینی می¬باشد. یک حالت عمومی در مورد قابلیت جوشکاری را می¬شود با آزمایش کردن دیاگرام فاز آلیاژهای فلزات برای اتصال بدست آورد. اگر اجزایی با فلزات چندگانه قابل تشکیل با فلزاتی که قرار است به هم متصل شود، باشد در آن صورت جوش ترد خواهد بود. اطلاعات در مورد قابلیت جوشکاری بعضی فلزات غیرمشابه در جاهای دیگر هندبوک آمده است. هر چند، اطلاعات لازم در مورد هر کاربرد خاص باید نسبت به موانع اتصال و نوع محیط، بازنگری شود. مشکل عدم ترکیب متالوژیکی در بعضی وقت¬ها می¬تواند با استفاده از یک فلز پرکننده ورقی یا جوش دادن هر دو فلز به یک تکه فلز که با هر دو فلز قابلیت جوشکاری دارد، حل نموده نمونه¬هایی در جدول 2 ارائه شده است. خلاصه¬ای از قابلیت جوش شدن ترکیب فلزات مختلف که از اطلاعات دیاگرام فاز و تجربه¬های عملی برگرفته شده است. در جدول 3 نشان داده شده است. در جوشکاری دو ماده غیرمشابه اغلب یک زوج الکتریکی که در ناحیه جوش تولید می¬شود در دماهای بالا یک نیروی محرکه مغناطیسی(EMF) را تولید می¬کند. 
اگر جریان گردشی و میدان¬های مغناطیسی بزرگ تولید شوند، آنها ممکن است بر روی اشعه الکترونی تاثیر گذاشتند و آن را از مرکز خط اتصال منحرف کند در اتصالات جوشکاری با مقطع متوسط تا سنگین. این تاثیر نامطلوب ممکن است توسط گسترده کردن نقطه اشعه، با انحراف جزئی زاویه پرتاب اشعه یا هر دو تکنیک اصلاح شود.
جدول 2
 
جدول3 
کاربردها:
جوشکاری اشعه الکترونی در ابتدا برای نوع متفاوت و مشخص کاربردها استفاده می¬شود: دقت بالا و تولید بالا. کاربردهای با دقت بالا که جوشکاری در یک محیط با تمیزی بالا، (خلاء بالا) برای اجتناب از آلودگی توسط اکسیژن، نیتروژن یا هر دو انجام می¬گیرد و با حداقل تاثیرات حرارتی و ماکزیمم قابلیت تولید مجدد باشد. این نوع کاربردهاعمدتاً در صنایع هسته¬ای، هواپیمایی، هوافضا، و الکترونیک می¬باشد. نمونه تولیدات شامل اجزای سوخت هسته¬ای، اجزاء موتور جت با آلیاژ خاص، مجراهای فشار برای سیستم¬های نیروی محرکه راکت،و دستگاه¬های خلاء که به صورت بسته(hermetically) آببندی شده¬اند، می¬باشند. کاربردهای با تولید بالا، از مزایای حرارت ورودی کمتر و قابلیت تولید مجدد بالاو قابلیت اطمینان بالای جوشکاری اشعه الکترونی بهره می¬گیرند اگر یک محیط بسیار تمیز نیاز نباشد. این شرایط ایده¬آل امکان جوشکاری قطعات در شرایط تمام شده(finished) و نیمه تمام (semifinished ) با استفاده از تجهیزات هر دو حالت بدون خلاء و نیمه خلاء را می¬دهد. مثال¬های نمونه عبارتند از: چرخدنه¬ها، قالب¬ها، ستون¬های فرمان و قطعات محرک موتور و انتقال برای اتومبیل¬ها؛ لوله¬های جدار نازک؛ تیغه¬های اره تسمه¬ای واره¬کمانه؛ و دیگر کاربردهای نوارهای(تسمه¬های) بی¬متال، شکل26 یک ماشین جوشکاری تسمه¬های بی¬متال را نشان می¬دهد که تسمه¬های جداگانه به صورت پیوسته به داخل و خارج محفظه جوشکاری از طریق یک سری نقاط فشار تغذیه می¬گردد. جوشکاری اشعه الکترونی در محیط بدون خلاء کاربرد اصلی¬اش را در تولید قطعات باحجم بالا که اندازه و ترکیب آنها مانع از این می¬شود در محیط خلاء به صورت مؤثر جوشکاری ¬شوند،پیدا کرده است. نمونه¬ای از این مثال عبارتست از صنعت خودرو، که جوشکاری بدون خلاء برای کاربردهای بسیار استفاده شده است. مجموعه تبدیل کننده گشتاور که در محیط بدون خلاء جوشکاری شده است در شکل21 نشان داده شده است. ساخت لوله¬های جوشکاری شده نمونه¬ای دیگر است. ماشین¬های جوشکاری EB مجتمع یا واحدهای ماشین لوله(tube mill units ) که برای جوشکاری پیوسته لوله¬های حسی به لوله¬های فولادی در سرعت¬های بالای ساخته شده¬اند
 
شکل 26
کیفیت جوش:
برای تولید جوش¬هایی که مجموعه الزامات خاص را در صنعت جوشکاری با آن مواجه می¬شویم برآورده کند، ضروری است که سه فاکتور را که در ابتداکیفیت جوش اشعه الکترونی را تحت تاثیر قرار می¬دهد تحت کنترل داشته باشیم:
1)آماده سازی 2) رویه جوشکاری، شامل شرایط¬هایی برای ن’ه¬داشتن اشعه بر روی درز، 3) مشخصات فلزاتی که قرار است به همدیگر جوشکاری شوند. دوتای اول اینها در بخش¬های دیگر این فصل پوشش داده شده است. فاکتور سوم مزبوط خواص مکانیکی و فیزیکی فلزاتی که قرار است جوشکاری شوند، می¬شود، همچنین به مشخصات متالوژیکی آنها. عدم پیوستگی جوش ناحیه¬های متالوژیکی شامل ترک و تخلخل می¬باشد. نواحی جوش دارای ناحیه¬های میکروساختاری مختلف در محدوده ساختار فلز پایه می¬باشد. برخلاف شمش ریخته¬گری شده، دانه¬های فلز جوش معمولاً از دانه¬های ذوب¬شده خاصی از خط ذوب رشد می¬کنند. این پدیده انجماد(epitaxial) نامیده می¬شود. نوع ساختار فلز جوش توسط اندازه و جهت دانه¬های فلز پایه کنترل می¬شود، و توسط گردایان حرارتی در آن و توسط شکل حوضچه جوش نوع تنشی که جوشکاری خوبی حاصل می¬گردد، مهم است. فلزی که در نزدیکی حوضچه متحرک جوش قرار دارد فوراً قبل از قسمتهای دیگر حرارت داده می¬شود. این باعث زیاد شدن و توسعه نیروهای مانع شونده (restraining) اطراف فلز پایه سرد می¬شود. در فرایند، این فلز در طول سیکل حرارت دادن به صورت پلاستیکی تغییر فرم داه می¬شود و در کشش حاصله در طول سردکردن گیر می¬کند. تنش¬های کششی و فشاری پسماند اطراف ناحیه جوشکاری را فرا می¬گیرند، اغلب باعث تاب برداشتگی در مجموعه جوشکاری می¬گردد. با ملاحظه این فاکتورها، جوشکاری اشعه الکترونی، ویژگی¬های بی¬نظیر زیر را برای کنترل خواص اتصالی جوش ارائه می¬دهد: 1) تبلور مجدد فلز پایه و رشد دانه¬ها می¬تواند کمترین باشد. 2) نوسان اشعه و سرعت حرکتی می¬تواند برای کنترل شکل گرادیان حرارتی در حوضچه جوش استفاده گردد. 3) حرارت ورودی کمتر تنش¬های حرارتی کمتری را در فلز پایه نتیجه می¬دهد، و از این رو، باعث اعوجاج کمتر می¬شود. تنش¬های پسماند به خاطر ویژگی تقارن دو بعدی منطقه جوش اشعه الکترونی، به صورت متقارن توزیع شده است. متاسفانه همیشه امکان¬پذیر نیست که تمام توانایی بالقوه فرآیند درک گردد، به همین¬خاطر توانایی جوشکاری فلز توسط فاکتورهای متالوژیکی کنترل می¬گردد به همین دلیل، جوش¬های اشعه الکترونی ممکن است همه ناپیوستگی¬های مشترک مربوط به جوشکاری ذوبی را نمایش دهد. یک استثناء ممکن عبارت است از ترک¬های سرد هیدروژنی اتصالات فولاد کربنی، به خاطر اینکه معمولاً هیچ منبع هیدروژنی در یک محفظه اشعه الکترونی خلاء بالای اتوماتیک وجود ندارد. یک نوع از عدم پیوستگی که بعضی از مواقع در جوش¬های اتصالی بانفوذ ناقص پیدا می¬شود، حفره¬های بزرگی در ته فلز جوش هستند. به صورت نمونه، تعداد بسیار زیادی از این حفره¬ها به ردیف خواهند شد و به صورت تخلخل نسبت به حالت پراکنده شدن تخلخل ظاهر خواهند شد. هنگامی که جوش به زحمت در طول اتصال نفوذ می¬کند، تخلخل در ریشه به عنوان کمبود برای نفوذ ظاهر خواهد شد، همراه با پاشیده شدن در سطح پشتی جوش. اتفاق دیگر که مختص به حالت جوشکاری خلاء است، عبارت است از رها شدن گاز حبس شده از فلز جوش مذاب، این گاهی اوقات باعث تولید یک عیب می¬گردد. این حالت هنگامی که تلاش می¬شود یک ظرفی را که از هوا پرشده است جوشکاری کنند که به صورت مناسب هوا خارج نشده است، اتفاق می¬افتد. دیگر ناپیوستگی¬ها معمولاً از همان نوع¬هایی که در دیگر انواع جوشکاریهای ذوبی پیدا می¬شود، می¬باشند. 
ناپیوستگی¬های جوش اشعه الکترونی شامل موارد زیر هستند: 1) تخلخل2) حفره¬های انقباظی 3) ترک 4) برش زیرین(undercutting) 5) لاغری(underfill) 6) اتصالات اشتباهی(Missed joints) 7) ذوب ناقص. 
احتمال مواجه شدن با این عدم پیوستگی¬ها هنگام جوشکاری مقطع¬های ضخیم بیشتر ظاهر می¬شود اطلاع از علل این عدم پیوستگیها و روش¬های لازم برای جلوگیری کردن از آنها برای بدست آوردن تولید با کیفیت بالا ضروری است. به عنوان مثال، در جوشکاری مقاطع ضخیم در موقعیت¬های افقی، سوراخ¬ها و تخلخل¬ها توسط انحراف دادن محور اشعه به اندازه چند درجه خارج صفحه جوشکاری می¬توانند حذف گردند. به همان اندازه مهمتر یک روش تست غیر مخرب قابل اعتماد، نظیر بازرس التراسونیک است برای تشخیص وجود انواع مشخصی از عیوب که توسط رادیوگرافی قابل تشخیص نیستند. درزهای جوش باریک ایجاد شده توسط جوشکاری اشعه الکترونی بازرسی رادیوگرافی را مشکل می¬کنند. طرح¬های اتصال مشخص یک شکلی را تشکیل می¬دهند که اصطلاحاً پنجره رادیوگرافی نامیده می¬شود. همان گونه که در شکل 28 نشان داده شده است، این حفره‌ای در داخل اتصال ایجاد می¬کند که به آسانی توسط تکنیک رادیوگرافی تجزیه می¬گردد.، هنگامی که به صورت کامل توسط جوش مصرف نمی¬شود. این پنجره در هر موقعیتی در اتصال میتواند قرار گیرد، و عدم حضور آن در رادیوگرافی بعد از جوشکاری این اطمینان را می¬دهد که نفوذ تا عمق مورد نظر حاصل شده است.
تخلخل و پاشیده شدن:
تخلخل در جوش¬های اشعه الکترونی توسط تکامل تدریجی گاز هنگامی که فلز توسط اشعه ذوب می¬شود. گاز ممکن است در نتیجه عوامل زیر تشکیل شود:
 1) تبخیر عناصر پرفشار آلیاژ
 2) خارج شدن و فرار گازهای حل شده
3) تجزیه ترکیب ¬هایی نظیر اکسیدها و نیتریدها . 
آلیاژ¬ی مس- روی (برنج) و آلیاژها¬ی آلومینیوم- منیزیم برای جوشکاری با اشعه الکترونی بسیار مشکل می¬باشند زیرا بخارهای فلز بیرون داده می¬شوند.روی و منیزیم هر دو دارای نقطه جوش پایین هستند. گازهای حل شده و ترکیبات تمایل به حضور در آلیاژ¬ی را دارند که در هوا یا تحت گاز اتمسفری محافظ ذوب می¬شوند. پاشیده شدن از یک سری از فاکتورها نظیر تخلخل نشات می¬گرند. تکامل سریع گاز یا بخار فلز باعث خارج شدن قطرات فلز جوش مذاب که روی سطح ¬قطعه¬کار و محفظه پاشیده می¬شود. پاشیده شدن و تخلخل می¬تواند حتی در آلیاژها¬ی دوباره ذوب شده در خلاء نیز رخ می¬دهد هنگامی که فاز پسماند تحت شدت حرارت اشعه الکترونی بخار می¬شود. یک روش موثر برای جلوگیری از تخلخل و پاشیده شدن عبارت است از جوشکاری فلزات ذوب شده در خلاء یا فلزات کاملاً اکسیژن زدایی شده. هنگامی که فلزات ساطع کننده گاز یا آلیاژهای بافشار بخار بالا بایستی جوشکاری گردند، تکنیک¬های خاصی نیاز است تا تخلخل را به حداقل کاهش دهند. فلز پرکننده شامل اکسیژن¬زدا ممکن است هنگام جوشکاری فلزاتی اضافه گردد که به صورت کامل اکسیژن زدایی نشده¬اند. سرعت جوشکاری پایین زمان لازم را برای فرار حباب¬های گاز از فلز مذاب را فراهم می¬کند. انحراف نوسانی اشعه ممکن است در کاهش تخلخل موثر باشد. در موارد بسیاری دوباره ذوب کردن اتصال برای بار دوم و سوم، آن را کاهش می¬دهد. به هر حال، این تکنیک¬ها، استحکام اتصال را در آلیاژها¬ی پیر سختی شده کاهش داده که قبل از جوشکاری عملیات حرارتی شده¬اند.
حفره¬های انقظباقی:
حفره¬های انقباظی ممکن است بین دندریت¬های (dendrites) نزدیک مرکز فلز جوش اتفاق بیافتد. این حفره¬ها توسط طرحهای نامنظم تخلخل می¬شوند. حفره¬های انقباظی معمولاً د رآلیاژهای دارای انقباض حجمی بالا در مرحله انجماد اتفاق می¬افتد. در جوش های اشعه الکترونی که خطوط پیوندها از اول موازی هستند، انجماد به صورت یکنواخت از فلز پایه تا مرکز جوش ادامه پیدا می¬کند. هنگامی که انقباض انجماد فلز بالاست، حفره¬ها تشکیل می¬شوند اگر سطوح بالا و پایین قبل از مرکز جوش سرد شوند. یک مثال از حفره¬های انقباضی در جوش اشعه الکترونی در فولاد ضد زنگ 15-7MO PH در شکل 29 نشان داده می¬شود. سرعت حرکتی پایین یا نوسان اشعه ممکن باعث گم شدن یا حذف آن می¬گردد و سرعت انجماد را کاهش دهد. به هر حال این شرایط معمولاً منطقه ذوب را گسترده می¬کند. 
 
شکل 27
 
شکل 28

ترک خوردن:
ترک¬های سرد یا داغ ممکن است در جوشهای اشعه الکترونی در آلیاژهایی که در معرض این گونه ترک خوردن هستند تشکیل ¬شود. ترک داغ معمولاً به صورت دانه¬ای داخلی(intergranular) هستند و ترک سرد معمولاً به صورت (transgrasnular ) هستند. ترک¬های داغ در یک حالت مرزدانه نیمه مذاب در طول انجماد فلز¬جوش تشکیل می¬شود. ترک¬های سرد بعد از انجماد تشکیل می¬شوند به عنوان نتیجه¬ای از تنش¬های داخل تولید شده توسط انقباض فلز در طول خنک شدن، یک ترک از برخی از عیوب یا از نقاط با تنش¬های انقباظی در فلز نشات می¬گیرد و از طریق دانه¬ها و توسط شکاف این ترک را انتقال می¬دهد. ترک داغ ممکن است با جوشکاری در سرعت¬های حرکتی بالا با کمترین انرژی اشعه، کاهش یابد. ترک سرد ممکن است با طراحی مجدد اتصال برای حذف نقاط با تمرکز تنش حل گردد. فولادهای کوئنچ شده قابل سخت شدن برای کنترل تشکیل مارتنزیت در ناحیه جوشکاری بایستی تا دمای مناسب پیش گرم شوند.
عیب برش زیرین :
جوشهای اشعه الکترونی با شکل هندسی درز جوشکاری مناسب ضرورتاً دارای خطوط پیوندی موازی با یک تاج یک شکل یا فلز جوش سرهم شده در بالای سطح، می¬باشند. ، همانگونه که در شکل(A) 30 نشان داده شده است. برش زیرین مربوط می¬شود به شیارهایی که در فلز پایه در گوشه¬های درز جوشکاری تولید می¬گردند همانگونه که در شکل 30(B) نشان داده شده است. برش زیرین وقتی اتفاق می¬افتد که فلز جوش فلز پایه را مرطوب نمی¬کند. برش زیرین توسط سرعت حرکتی بالا، روش تمیز کردن نامناسب، یا عدم تقارن اشعه حاصل می¬گردد.(این معمولاً تنها در یک سطح اتفاق می¬افتد). افزودنی¬های آلیاژی که کشش سطح را کاهش می¬دهد یا سیالیت را افزایش می¬دهد نظیر افزودنی¬های آلومینیوم به جوشهای فولاد کربنی، که دارای تاثیر سودمند هستند. برش زیرین در سطح بالایی جوش می¬تواند برخی اوقات توسط درست کردن یک پاس آرایشی (COSMETIC PASS) پرشود. این معمولاً در سطوح انرژی پایین¬تری نسبت به پاس نفوذی انجام می¬شود، و می¬تواند درست شود. توسط انحراف اشعه یا یک اشعه پراکنده (DEFOCUSED) برای عریض کردن سطح بالای درز جوش. طراحیهای مشخص اتصال، فلز بیشتری را بالای سطوح تمام شده اتصالات جوشی مطلوب که بعد از جوشکاری ماشین¬کاری می¬گردد، ایجاد می¬کنند. برش زیرین در طول ماشین¬کاری حذف می¬گردد. 
 
شکل 29

عیب لاغری(UNDER FILL) 
اتصالات با نفوذ کامل می¬تواند باعث تولید سطح ریشه همشکل یا نامنظم گردند، بسته به متغییرهای جوشکاری و مواد. عرض سطح ریشه وابسته است به شرایط جوشکاری. در فلزات با مقاطع ضخیم نظیر3IN(76MN) فولاد ضد زنگ، شکلهای سطح ریشه و سطح بالا وابسته است به کشش سطحی که ستون فلز مذاب را حمایت می¬کند درست مانند اینکه در طول اتصال جوش حرکت می¬کند. در سرعتهای جوشکاری پایین یک جرم نسبتاً زیاد فلز مذاب جوش وجود خواهد داشت، و درز جوشکاری تمایل به بدخم شدن و شکم دادن (SAG) خواهد داشت که این به خاطر کشش سطحی ناکافی و نیروی جاذبه می¬باشد. این باعث تقویت بسیار عالی ریشه شده و سطح جوش ممکن است یک حالت لاغر شدن(UNDERFILL) شدید را نشان بدهد ( تقعر)، همانگونه که در شکل30(C) نشان داده می¬شود انواع مختلف تکنیکها می¬تواند این شرایط را حذف بکند. اینها شامل استفاده از یک تسمه پشتی ، یک اتصال پله¬ای ، یا جوشکاری در موقعیت افقی و عمودی است حالت شکم دادن (SAG) بیش از حد سطح ریشه معمولاً هنگامی حاصل می¬شود که انرژی اشعه خیلی بالاست یا فلز مذاب جوش خیلی عریض است. 
این می¬تواند با استفاده از تنظیم مناسب متغیرهای جوشکاری کاهش یابد. اگر حالت لاغر شدن (UNDERFILL) در بهترین شرایط عملکردی اشعه بازهم وجود داشته باشد، فلز پرکننده بایستی برای پرکردن شیار اضافه گردد.
 یک تعدادی از تکنیک¬ها که در فراهم آوردن فلز پرکننده مورد نیاز، موثر هستند. یکی عبارت است از قرار دادن یک تسمه در روی سطح اتصال و سپس جوشکاری در طول آن. ضخامت تسمه بایستی بیشتر از عمق برش زیرین باشد، بنابراین برش زیرین بطور کامل در تسمه خواهد. سیم فلز پرکننده به صورت مشابه به لبه هدایت¬کننده جوش اضافه گردد همانگونه که ساخته می¬شود یا در طی یک پاس هموارکننده بعدی که با یک اشعه پراکنده (DEFOCUSED). در جوشهای دایروی ، نوسانات توان اشعه ممکن است برای کم کردن عیوب در ناحیه هم پوشانی شده استفاده گردد. 
نفوذ ناقص:
کاربردهای بسیار زیادی برای جوشکاری اشعه الکترونی وجود دارد که در آنها نفوذ کامل جوش مورد نیاز نمی¬باشد.
این کاربردها عموماً شامل جوشهای آببندی یا جوشهایی تنها در معرض نیروهای برشی قرار دارند. در این حالتها، شکاف تیز در ریشه قابل قبول است. به هر حال، هنگامی که اتصال جوشکاری شده بایستی یک تنش کششی متقاطع را تحمل بکند، نفوذ کامل اتصال مورد نیاز می¬باشد. نفوذ ناقص جوش ممکن است توسط توان پایین اشعه، سرعت حرکتی بالا، یا تمرکز کردن نامناسب اشعه ایجاد گردد. این شرایط در شکل 30(D) نشان داده شده است 
اتصالات اشتباهی(MISSED JOINTS) :
هنگامی که اشعه الکترونی با قطر کوچک برای درست کردن یک اتصال دراز در مقطع ضخیم استفاده می¬شود، محور اشعه بایستی در همان صفحه که صفحات اتصال هستند باشند و همراستا با اتصال در طول کل بازه حرکتی باشد. وگرنه امکان اشتباه کردن در اتصال در همان موقعیت بالاست.
حتی هنگامی اشعه به صورت مناسب همراستا بااتصال است، نیروهای الکترومغناطیسی یا الکترواستاتیکی می¬توانند باعث انحراف اشعه شوند، که در نتیجه باعث خواهد شد که بخش¬هایی از اتصال اشتباهی شوند. یک میدان الکترواستاتیکی می¬تواند توسط انباشت بارهای الکتریکی در یک سطح عایق ایجاد گردد، نظیر شیشه در پنجره¬های محفظه خلاء . اشعه الکترونیکی سطوح باردار به سمت دور یا به سمت این سطوح انحراف پیدا خواهد کرد اگر مسیرهای اشعه به آن نزدیک شوند. مغناطیس باقی¬مانده در فلز پایه فرومغناطیس یا در فیکسچرها می¬تواند انحراف ناخواسته اشعه را باعث شود. برای مثال، یک قطعه فولادی ممکن در طول سنگ¬زنی مغناطیسی شده باشد اگر توسط سه نظام¬های مغناطیسی نگه داشته است، و مغناطیس باقی مانده در قطعه باعث انحراف اشعه و اشتباه در اتصال خواهد شد. می¬شود. به توسط مغناطیسه کردن هم قطعات فرومغناطیسی قبل از جوشکاری، و با استفاده از مواد غیر مغناطیسی برای بستن قطعه¬کار، از این حالت اجتناب کرد. انحراف ناخواسته اشعه می¬تواند هنگام جوشکاری فلزات نامتشابه اتفاق بیافتد هنگامی که یکی از آنها فرومغناطیس است. یک مثال از این در شکل 31 نشان داده شده است، یک جوش بین یک آلیاژ غیر مغناطیسی با پایه نیکل و فولاد غیر مغناطیسی (Maraging) است. مغناطیس پسماند یا بوجود آمده در فولاد اشعه الکترونی را منحرف کرده و باعث کمبود نفوذ در ریشه اتصال می¬گردد. اگر مواد نامتشابه در تولید جوشکاری شوند، خیلی مهم است که جوشهای تستی انجام گرفته و آزمایش شوند تا مشخص گردد که انحراف اشعه اتفاق خواهد افتاد یا نه. 
وقوع اتصالات اشتباه می¬تواند با استفاده از طرح¬های اتصال مقایسه گردد که شامل خطوط شاهد و پنجره¬های رادیوگرافی است. خطوط شاهد بصورت موازی با اتصال در سطح و طرف ریشه اتصال کشیده می¬شوند، یا در هر دو طرف ، خطوط جوشکاری بین این خطوط، و موقعیت آن نسبت به اتصال می¬تواند توسط امتحان کردن جوش بعدی مشخص گردد. شکل 32 را ببینید.
 
شکل 30

 
شکل 31

ذوب ناقص :
عیب ذوب ناقص بیشتر در جوشهای بانفوذهای جزیی (ناقص) رخ می¬دهد. به هر حال ، این عیب همچنین می¬تواند نزدیک ریشه جوشهای بانفوذ کامل که به خاطر توان ناکافی اشعه به وجود آمده¬اند، باشد. شکل 33 یک مثالی از عیب را که در یک جوش اشعه الکترونی در آلیاژ آلومینیوم را نشان می¬دهد. از نفوذ ناقص عموماً می¬توان با استفاده مناسب از متغییرهای جوشکاری تنظیم شده، اجتناب کرد موقعیتهایی وجود دارد که، به هر حال، جوشکاری بانفوذ ناقص مورد نیاز است یک مثال عبارت است از جوشکاری اتصالات دایروی که توان اشعه و نفوذ بایستی کاهش یابد هنگامی که نقطه انتهایی بر روی نقطه شروع می¬افتد، برای اجتناب از تشکیل چاله جوش. یک جوش بانفوذ ناقص که در حالت روی هم افتادن (overlap) و کمبود ذوب تشکیل می¬شود می¬توان رخ دهد. مثال دیگر عبارت است از جوشکاری مقاطع ضخیم. دو پاس جوشکاری بانفوذ ناقص، هر کدام از طرف اتصال، ممکن است نیاز باشد هنگامی که ضخامت فلز خیلی زیاد باشد که در یک پاس نفوذ کامل انجام گیرد. پاس دوم بایستی به ریشه پاس اولی برسد.جوشکاری با قدری پراکندگی اشعه و سرعت حرکت پایین برای حذف مشکل نفوذ ناقص می¬تواند موثر باشد.( برای جبران کردن چگالی انرژی پایین¬تر) . نوسان اشعه ، یا به صورت متقاطع یا به صورت دایروی ، بعضی از وقتها موثر است. پیش گرم کردن نیز مفید است بخاطر اینکه باعث کاهش گرادیان حرارتی در ریشه جوش می¬شود. موقعیت یابی محل ذوب ناقص به صورت غیر مخرب خیلی مشکل است بخاطر اینکه این عیب بیشتر شبیه به یک ترک ظریف است و معمولاً توسط بازرسی اشعهx نیز قابل تشخیص نیست. تست¬های نفوذ غیر موثر هستند بخاطر اینکه ناحیه¬های ذوب نشده به طرف سطح گسترده نمی¬شوند. تست با استفاده از امواج مافوق صوت تنها روش غیر مخرب تشخیص ذوب ناقص در جوشهای اشعه الکترونی است. پرسنل باتجربه تست غیر مخرب برای انجام تست و تفسیر نتایج لازم می¬باشد. و روش تست برای بسیاری از کاربرد مناسب نیست . بخاطر اینکه طرحهای اتصال مشخص می¬توانند به صورت التراسونیک به راحتی بازرسی گردند، پرسنل NDT بایستی قبل از طراحی مجموعه¬های بحرانی مورد مشورت قرار گیرند.  
 
شکل 32


احتیاط های ایمنی :
به خاطر اینکه ماشین¬های جوشکاری اشعه الکترونی اشعه پرانرژی الکترون¬ها را اعمال می¬کنند، فرآیند احتیاج به کاربردهایی دارد که احتیاط¬های ایمنی در نظر بسیاری بگیرند نه به صورتی که در دیگر انواع تجهیزات جوشکاری ذوبی در نظر می¬گیرند. چهار خطر بالقوه اولیه مربوط به تجهیزات اشعه الکترونی عبارت هستند از شوک الکتریکی تشعشع اشعه X، دود و بخارو گاز، و تشعشعات قابل رویت آسیب¬رسان مربوط به جوشکاری برخی مواد خاص (نظیر بریلیم)، همچنین یک سری خطرهای بالقوه مرتبط با مواد جانبی که در بکار بردن تجهیزات مورد استفاده قرار می¬گیرند. (نظیر حلال و گیریس¬ها)، اندازه¬گیری‌های احتیاطی بایستی برای مطمئن شدن از اینکه همه رویه¬های ایمنی صریحا در نظر گرفته شده¬اند، انجام گیرد.
ANSI/AWSF2.1 ، اعمال پیشنهاد شده ایمنی برای جوشکاری و برش کاری اشعه الکترونی و ANSI/ASCZ49.1، امنیت در جوشکاری و برشکاری توصیه¬های ایمنی عمومی کد بایستی انجام شود را می¬دهند.
شوک الکترویکی:
سیستم¬های جوشکاری اشعه الکترونی با ولتاژهای سطوح بالا عمل می¬کنند که به اندازه کافی برای آسیب رساندن مخرب هستند، بدون در نظر گرفتن اینکه سیستم به واحد ولتاژ بالا یا ولتاژ پایین مربوط می¬گردد. سازندگان تجهیزات اشعه الکترونی، با مشاهده الزامات ذکر شده تلاش کردند تا اطمینان حاصل کنند که ماشین¬¬های آنها در برابر خطرات ناشی از تماس با ولتاژ بالا عایق شده¬اند. به هر حال کلیه احتیاط¬های مورد نیاز هنگام کار با ولتاژهای بالا هنوز بایستی هنگام با دستگاههای EBWدر نظر گرفته شوند.
تشعشع اشعه X:
اشعه¬های X که توسط ماشین¬های EBW ایجاد می¬شوند هنگامی تولید می¬شوند که الکترون¬ها در سرعت¬های بالا حرکت می¬کنند و بعد با ماده تصادف می¬کنند. بیشتر این اشعه¬ها هنگامی تولید می¬شود که الکترون¬ها با قطعه¬کار برخورد می¬کنند. مقدارهای اساسی دیگری نیز هنگامی اشعه با مولکول¬های گاز یا بخار فلز در هر دوتای ستون تفنگ و محفظه جوشکاری برخورد می¬کند.
آزمایشگاههای متعدد و آیین نامه¬های فدرال قوانین سخت گیرانه¬ای را برای سطوح قرارگیری اشعة x مجاز تصویب کرده¬اند‏ و تولید کنندگان و کاربران تجهیزات بایستی این قوانین را در نظر بگیرند. حدوداً فولاد با ضخامت 1in (25mm)‏ هنگامی که برای ساخت محفظه¬های قطعه کار مورد استفاده قرار می¬گیرد‏، برای ارضاء کردن محافظ اشعة x مورد نیاز برای سیستم¬های اشعه کننده از ولتاژهای بالای 60KV کافی خواهد خواهد بود، با فرض طراحی مناسب. برای واحدهایی با ولتاژهای شتاب دهندة بالاتر، یا فولاد خیلی ضخیم¬تر یا استفاده از پوشش سرب در روی سطح فولاد نیاز خواهد شد برای ارضاء کردن الزامات محافظت اشعة x این واحدها. پنجره¬های شیشه¬ای سرب¬دار در هر دو سیستم اشعة الکترونیکی ولتاژ بالا و پایین مورد استفاده قرار گرفته¬اند. در حالت عمومی، دایواره¬های محفظة خلاء محافظت شده تجاری و پنجره¬های شیشه¬ای سرب¬دار محافظت کافی اشعه را برای عملیات فراهم می¬کند. در مورد حالت سیستم¬های بدون خلاء برخی از انواع محفظه¬های تشعشعی بایستی برای مطمئن شدن از ایمنی اپراتورها مورد استفاده قرار گیرند. دیواره¬های ضخیم بتنی با چگالی بالا (یا مواد مشابه) ممکن است به جای فولاد و سرب مورد استفاده قرار گیرند، به خصوص اگر یک محفظة تشعشعی بزرگ لازم باشد. احتیاط¬های ایمنی خاصی بایستی اعمال گردد برای اجتناب کردن پرسنل از داخل شدن اتفاقی یا حبس شدن در این محفظه¬ها هنگامی که تجهیزات در حین کار کردن هستند.
یک بررسی کامل اشعة x مربوط به تجهیزات اشعة الکترونی بایستی در زمان نصب تجهیزات و در فواصل منظم بعدی انجام گیرد. این بررسی¬ها بایستی توسط پرسنل آموزش دیده در یک روش مناسب بررسی تشعشع و آگاه در مورد کاربرد تجهیزات تشعشعی باشد، به خاطر اطمینان پیدا کردن از ضعف¬های اولیه و بعدی تمام تنظیمات تشعشعی و استانداردهای قابل اعمال در مکانی که تجهیزات نصب شده است.
بخارها و گازها:
خیلی بعید است که مقدار بسیار کم گاز باقیمانده در محفظة اشعة الکترونی با خلاء به اندازة کافی برای تولید ازن و اکسیدهای نیتروژن در غلظت¬های مضر باشد. به هر حال، سیستم¬های اشعة الکترونی بدون خلاء و نیمه خلاء توانایی این محصولات را دارند، همانند انواع دیگر آلودگی موجود در هوا، در غلظت¬های بالای سطوح مجاز. فضای کافی برای تهویه بایستی برای کاهش غلظت¬های هر آلایندة موجود در هوا اطراف تجهیزات کمتر از حد مجاز اعمال گردد. تکنیک¬های تخلیه مناسب بایستی به کار برده شود برای نگه داشتن غلظت¬های پسماند در داخل محفظه یا در حصاری کمتر همین محدوده¬ها.

تشعشعات قابل رویت:
نگاه کردن مستقیم به تشعشعات قابل رویت که از فلز مذاب ساطع می¬شود می¬تواند برای بینایی مضر باشد. در حضور منابع نور شدید‏ حفاظ¬های مناسب چشمی ضروری می¬باشد. مشاهدة نوری بایستی از طریق یک سری فیلترها طبق ANSIZ87.1 انجام گیرد. (حفاظت¬های شغلی و آموزشی صورت و چشم).