通常,电子与原子紧紧绑定,但它们可以通过提供能量从原子壳中释放出来。在电子束焊接中,加热阴极产生自由电子云,然后阳极会强烈得使之加速。通过控制网络和电磁透镜将这些自由的电子聚焦成光束。电子束的速度能达到1/3-2/3的光速。由于电子束很容易被磁偏转,因此可以控制。
焊接过程在真空中进行并且利用电子能量的转移,当电子变慢的时候,电子撞击物质时释放出热量。周围的材料大部分还维持较低的温度。深度焊接效果可确保细长、平行且深接缝超过 150 mm。在能量密度超过106 W/cm2时,熔融材料在中心蒸发,这使得液体材料周围产生毛细管状的蒸汽。
宇航技术中所用的各类火箭、卫星、飞船、星球车、空间站、太阳能电站等的结构件、发动机以及各种仪器均需用焊接技术,而电子束焊是满足其需求的强有力的工具。宇航零部件所用电子束焊的焊接设备可分为两类:一类是常规的电子束焊机,用来焊接可以在地面进行装配的零部件;另一类是在太空条件下所用的电子束焊机,需要宇航员到太空进行焊接操作,因此要适应太空的特殊环境。