在考虑和选择制造技术时，成本始终是最重要的。

那么在考虑使用焊接技术上，哪些问题是需要参考来确保选择到最合适的工艺呢？

有些产品是必须使用电子束焊接，或者在工艺技术上并没有完美的替代品。以下的这些问题，或者多个原因导致了电子束焊接的独特特性。

1. 真空焊接对材料或材料组合是否至关重要？

2. 市场上有合适的填充材料吗？

3. 电子束焊接是否规定用于制造，因为零件需经过认证审核，且仅与工艺一起被审核？

4. 是否只有使用电子束焊接工艺才能实现允许的变形？

5. 激光束焊接是否也能达到要求的焊接深度（目前约为10-20 mm)？

通过评估以上问题的答案，用户可以选择由有经验的供应商提供合约制造的服务，或者投资购买自己的设备机器。也许从简单经济学的角度来看，单看需要焊接的零件数不能证明购买设备来内部生产是经济又合理的。但是也存在战略的原因，比如说缩短的交付时间，或者在焊接方面保持内部核心竞争力，这决定了是否有购买设备的必要性。也有时，电子束焊接外包是难以被实现的，因为该工艺在制造过程中这是一个重要的组成部分，比如，超高压力部件或者传感器的洁净室条件。或者，基于以上问题的答案进行安全和保密性的考量，比如，在研究所和在核能技术上。在这些情况下，决策者很大程度上受投资成本的驱动，因为单位成本是与整体的投资成本息息相关。

如果从技术角度来看，激光焊接技术和电子束焊接同样拥有良好的效果，但是在选择工艺上必须基于经济方面的考虑。因为这通常涉及大规模批量生产的应用，成本是可以假定设备和系统全部满载运行的情况下。其次，决策者主要是受预期的单位成本而受驱动，而预期的单位成本又受投资成本、可用性、产品预期寿命周期、设备预期寿命以及运营成本的影响。

在使用激光焊接的情况下，用于焊接的能量束的投资成本上（无附属设备），由基本数量和每千瓦（kW)光束功率性增加的成本所构成。现代激光束源，如光纤或圆盘激光器，其产生的结果可与电子束焊接深度达到20 mm的结果相媲美，其基本价格约为35，000欧元（包括光纤和焊接光学系统）加上每千瓦40，000欧元（数据取于2011年）。

在激光束焊接中，取决于束源，消耗电能的4%（Nd-YAG）和25-50%（光纤和圆盘激光器）作用在工件上。另一方面，在电子束焊接中，60-70%的消耗功率可用于热处理。在所有熔焊工艺中，电子束焊接的能量效率最高。

如今，电子束技术已经进入6千瓦的束流功率起，在2011年的完整束流生成系统的价格约为85，000欧元。使用这些束源，可实现约20 mm的焊接深度。焊接结果与10至15 kW范围内的现代激光源一致。对于电子束，此处所考虑范围内的投资成本与功率无关；激光束焊接时，它们几乎与预期焊接深度成线性增加。根据所需的焊接深度，直接比较可以显示电子束在低功率时稍微更昂贵，但在高功率时更经济。在齿轮箱的制造中，通常需要2至8 mm的焊接深度，并使用1至4 kW光束功率的激光器。除了束源的成本，还有机器其余部分的成本，包括激光束和电子束焊接。现代制造设备的能耗越来越重要。

与电子束焊接一样，电弧焊工艺近年来也有了很多的发展，自动化程度较高。这尤其包括窄间隙焊接方法（埋弧（SAW）、TIG、MAG）和同时使用多达七根焊丝的SAW机。当我们在比较制造过程中的成本时，仅从焊接过程来看，有七个因素非常重要：

1. 焊接速度和沉积速率（在弧焊过程中）

2. 每米焊缝长度的填充材料消耗量

3. 能源和特殊气体的消耗（仅电弧焊）

4. 焊缝准备所需的工作量

5. 焊接过程中的辅助工艺次数

6. 每机器小时的成本

7. 因变形而返工

在弧焊中，焊接速度和沉积速率与工艺密切相关。此外，焊缝准备、材料本身（例如，保持正确的焊道间温度）以及最终所需的焊缝质量，对焊接时间以及可实现的整体焊接成本有很大影响。在电子束焊接中，大多数情况下根本不需要填充材料。这意味着焊接成本实际上与待焊接材料无关，即焊接一米不锈钢或钛的成本，与焊接一米结构钢的成本相同。该工艺的额外成本主要限于功耗，与任何其他熔焊工艺相比，功耗非常低。不需要使用气体或合适的粉末来保护熔池，因为工艺所需的真空提供了最佳的环境条件。

尽管该工艺需要辅助工艺时间，但电子束焊接通常更经济，比电弧焊工艺更能增加焊接深度和焊缝长度。

根据机器类型，如图所示的焊接前排空和焊接后排气的辅助工艺时间可能仅为几秒钟（例如，对于负载锁定循环机器）或最多60分钟（对于非常大的腔室机器）。在此期间，电弧焊工艺具有一定的优势。电子束焊接，由于其更大的焊接速度，很快就能赶上，但在大多数情况下，一个小长度的焊缝的时间是均等的。焊接成本的交叉点通常在稍后到达。图中直线的梯度主要由投资成本、焊接深度和电弧焊接工艺填充材料的成本决定。电子束焊接通常会产生较高的投资成本，但没有填充材料成本，焊接速度与焊接深度更为无关。因此，对于电子束焊接，直线的梯度总是非常小，而对于弧焊工艺，随着焊接深度的增加，直线的梯度总是更陡。

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一个用数据说话的案例

“焊接深度、焊接长度和材料成本越高，电子束焊接的成本优势就越高。”

在100 mm焊接深度的钢的电子束焊接中，焊接速度为每米焊缝长度8分钟（单层工艺）。对于相同的焊接任务，根据焊接方法和材料，电弧焊工艺要求每米焊缝长度2至5小时（多层工艺最多150层），每米焊缝另外添加20至30 kg填料。电子束焊接的进一步成本效益来自于简单的焊接准备（光滑的方形对接）和由于低变形而产生的极低的精加工成本。通常不需要返工，焊接过程可以在制造链的末端进行。同时，这意味着在焊接完成之前，工件可以在更小（更便宜）的机器上完成。因此，决定特定焊接工艺的基础要求使用，从所考虑的应用中准确确定的数据和事实，对图中表示的关系进行量化。以下陈述始终适用：“焊接深度、焊接长度和材料成本越高，电子束焊接的成本优势就越高。”

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