Технологические процессы, в которых материал подвергают воздействию концентрированных потоков энергии в виде электронного луча, лазера, плазмы (сварка, наплавка, резка, упрочнение, напыление), в настоящее время достаточно распространены в промышленности [1, 2, 3, 4, 5].

К достоинствам обработки электронным лучом в вакууме следует отнести высокие значения эффективного КПД нагрева (г)э=0,85) при об­щем КПД технологических электронно-лучевых установок 50%, возмож­ность передачи потоков энергии мощностью более 40-100 кВт, отсутст­вие окисления нагреваемой поверхности, высокую производительность процесса и др. [4]. В то же время большие капитальные затраты на при­обретение и монтаж оборудования, затраты, связанные с его эксплуа­тацией и обслуживанием, ограничивают применение электронно-луче­вой обработки деталей крупносерийным и массовым производством в машиностроении и инструментальной промышленности [4, 5].

Лазерная обработка интенсивно развивается, но основное рас­пространение получили лазеры мощностью до 5 кВт. Лазеры большей мощности являются дорогостоящим оборудованием, эксплуатация которого экономически целесообразна при его загрузке на 80-90%. Кроме того, КПД преобразования энергии накачки в лазерное излу­чение в лазерных установках обычно не превышает 5%. Правда, в последнее время разработаны компактные диодные лазеры, КПД преобразования энергии в которых достигает 50% [6]. Лазеры этого типа с выходной мощностью 3-5 кВт в настоящее время уже предла­гают на рынке. Однако главный их недостаток — высокая стоимость, которая приблизительно составляет от 150 до 200 долл. США на один ватт диодной мощности.

Лазерное излучение обеспечивает наиболее высокую концентра­цию нагрева (плотность мощности) 108—109 Вт/см2 [3], но не для всех технологических процессов это преимущество может быть реализова­но. Так, при упрочнении без оплавления существует критическая плот­ность мощности Екр, выше которой происходит оплавление поверхно­сти [3]. Для различных сталей значение Екр находится в интервале (2—6)-104 Вт/см2, т. е. используется диапазон плотности мощности, характерный для плазменной обработки.

Плазменные источники обеспечивают плотность мощности 104-105 Вт/см2, т. е. меньше, чем электронный и лазерный луч, но их единичная мощность может достигать 160 кВт и более, а эффективный КПД нагрева — 0,72. Плазменное оборудование по стоимости и слож­ности изготовления вполне сопоставимо с электродуговым. Его широко применяют для резки, наплавки, напыления, сварки и более ограни­ченно для упрочнения.