جوشکاری با پرتو الکترون
تفنگ الکترونی قلب این فرایند جوشکاری است در تفنگ الکترونی الکترونهای نشر داده شده از کاند که به شکل پرتو درآورده شده‌اند، به سمت قطعه کار شتاب داده می‌شوند. در اینجا از قانون ساده الکتریسیته دفع بارهای همنام از یکدیگر و جذب بارهای غیر همنام توسط یکدیگر استفاده می‌شود. یک الکترود با شکل کاملاً مشخص فنجانی با بارهای منفی پرتو را شکل می‌دهد. شتاب دهی به الکترونها توسط میدان الکتریکی ناشی از ولتاژ اعمال شده و به کمک پست الکترود با بار مثبت انجام می‌شود، پرتو حاصل شده با تمرکز بالا با سرعت ۳۰ تا ۷۰ درصد سرعت نور از سوراخ کوچک میان آند عبور کرده و به قطعه کار می‌رسد، دفع متقابل الکترونها باعث واگرایی پرتو در طی مسیر خود می‌شود؛ بنابراین باید این مسئله تحت کنترل باشد تا پرتو در محل از پیش تنظیم شده با قطعه کار برخورد کند و قطر پرتو به هنگام برخورد با قطعه مناسب باشد. در تجهیزات قدیمی تر از خود قطعه کار به عنوان آند شتاب‌دهنده استفاده می‌شد که چندین عیب داشت جوشکاری در عمق‌های از پیش طراحی شده امکان‌پذیر نبود چرا که لبه‌های آماده‌سازی شده قطعه کار، پرتو را به خود جذب می‌کرد و کنترل روی فرایند کاهش می‌یافت. همچنین استفاده از قید و بند در کنار قطعه کار به راحتی امکان‌پذیر نیست چرا که قید و بندها نیز مانند قطعه کار در معرض اتصال قرار می‌گرفتند، بنابراین تصمیم گرفته شد که آند شتاب‌دهنده در تفنگ الکترونی قرار گیرد و سیستم تولید پرتو کاملاً از قطعه کار مستقل باشد. یک ماشین جوشکاری پرتو الکترونی سه جزء اصلی دارد:
جوشکاری با قوس الکتریکی
برای تامین انرژی الکتریکی لازم برای فرایندهای جوش قوسی، چندین منبع توان متفاوت می توان بکار برد. مرسوم ترین دسته بندی عبارت است از منابع توان با جریان ثابت و منابع توان با ولتاژ ثابت. در جوشکاری قوسی، ولتاژ رابطه مستقیمی با طول قوس دارد و جریان با مقدار گرمای ورودی مرتبط است. منابع توان با جریان ثابت، بیشتر برای فرایندهای جوشکاری دستی نظیر جوشکاری قوس با الکترود تنگستن تحت پوشش گاز و جوشکاری قوس الکتریکی با الکترود پوشش دار بکار می روند زیرا این فرایندها حتی با تغییر ولتاژ نیز یک جریان نسبتا ثابت را حفظ می کنند. این موضوعی مهم است زیرا در جوشکاری دستی، ثابت نگه داشتن کامل الکترود می تواند دشوار باشد و در نتیجه، طول قوس و بنابراین، ولتاژ به نوسان کردن تمایل دارد. منابع توان با ولتاژ ثابت، ولتاژ را ثابت و جریان را تغییر می دهند و در نتیجه، غالبا برای فرایندهای خودکار جوشکاری نظیر جوشکاری قوسی با گاز محافظ، جوشکاری قوس الکتریکی با سیم توپودری مصرفی و جوشکاری زیرپودری بکار می روند. در این فرایندها، طول قوس ثابت نگه داشته می شود زیرا هرگونه نوسان در فاصله بین سیم جوش و ماده پایه بوسیله تغییر زیاد جریان، سریعا یکسوسازی (اصلاح) می شود. برای نمونه، اگر سیم جوش و ماده پایه بیش از حد به هم نزدیک شوند، جریان سریعا افزایش خواهد یافت که این موضوع به نوبه خود، موجب افزایش گرما شده و نوک سیم جوش ذوب شده و آن را به فاصله جدایش اولیه خود باز خواهد گرداند.جهت جریان بکاررفته در جوشکاری قوسی نیز نقش مهمی در جوشکاری بازی می کند. فرایندهای الکترود مصرفی نظیر جوشکاری قوسی فلز پوشش‌دار و جوشکاری قوسی با گاز محافظ بطور معمول از جریان مستقیم استفاده می کنند اما الکترود را می توان بطور مثبت یا منفی شارژ کرد. بطور کلی، آند با بار مثبت، تمرکز دمای بیشتری (حدود 60 درصد) خواهد داشت . توجه داشته باشید که برای جوشکاری چسبی بطور کلی، قطبیت DC+ بیشتر مورد استفاده قرار می گیرد. این قطبیت، پروفیل خط جوش مناسب با سطح نفوذ بالاتری ایجاد می کند. قطبیت DC- منجر به نفوذ کمتر و سرعت بالاتر ذوب الکترود می شود. برای مثال، این قطبیت گاهی برای ورق های نازک فلزی برای جلوگیری از سوختگی بکار می رود . با چند استثناء، الکترود-مثبت (قطبیت معکوس) منجر به نفوذ عمیق تر می شود و بنابراین، موجب نرخ رسوب سریع تر می گردد." فرایندهای با الکترود غیرمصرفی نظیر جوشکاری قوس با الکترود تنگستن تحت پوشش گاز می توانند از یکی از انواع جریان مستقیم (DC) و نیز جریان متناوب (DC) استفاده کنند. اما در جریان مستقیم، چون الکترود ایجاد قوس می کند اما ماده پرکننده را تامین نمی کند، یک الکترود با بار مثبت موجب جوش های کم عمق می شود درحالی که، یک الکترود با بار منفی، جوش های عمیق تر ایجاد می کند . جریان متناوب سریعا بین این دو حالت حرکت می کند و منجر به جوش های با عمق نفوذ متوسط می گردد. یکی از معایب AC عبارتست از اینکه پس از هرگذر از صفر ، قوس باید دوباره برقرار شود. با اختراع واحدهای توان ویژه که الگوی موجی مربعی بجای موج معمولی سینوسی ایجاد می کنند، این عیب برطرف شده است که موجب زمان ولتاژ کم پس از گذر از صفر و کمینه کردن تاثیرات این مشکل می شوند . چرخه کاری، یک مشخصه ابزار جوشکاری است که تعداد دقایق در یک بازه زمانی 10 دقیقه ای را تعریف می کند که در طول این زمان، دستگاه جوشکاری قوس را می توان بطور ایمن استفاده کرد. برای نمونه، دستگاه جوشکاری A 80 با چرخه کاری 60 درصد پس از 6 دقیقه جوشکاری پیوسته باید دست کم به مدت 4 دقیقه استراحت کند. رعایت نکردن محدودیت های چرخه کاری می تواند به دستگاه جوشکاری آسیب بزند. دستگاه های جوش تجاری یا حرفه ای معمولا چرخه کاری 100 درصدی دارند.