一、等离子弧及其形成

等离子弧是在钨极氩弧焊的基础上发展起来的一种焊接方法。钨极氩弧焊使用的热源是常压状态下的自由电弧，简称自由钨弧。等离子弧焊用的热源则是将自由钨弧压缩强化之后而获得电离度更高的电弧等离子体——等离子弧。两者在物理本质上没有区别，仅是弧柱中电离程度上的不同。经压缩的电弧其能量密度更为集中，温度更高。

目前广泛应用压缩电弧的方法将产生钨极氩弧的钨极缩入到焊枪的喷嘴内部，并在喷嘴中通入等离子气，强制电弧从喷嘴的孔道通过。这样电弧就受到了三种压缩——机械压缩、冷收缩、弧柱磁收缩。于是弧柱导电截面缩小，电流密度增大。

改变喷嘴孔径和孔道长度，可在一定范围内调节弧柱的压缩程度。通入冷离子气的作用①作为产生等离子弧的气体介质②冷却电弧③使弧柱周围形成一层良好的电阻和热阻的“冷气壁”，使电弧稳定。

二、等离子弧特性  与自由钨弧相比，有如下特点

1、能量特性

等离子弧的最大压降是在弧柱区，因为弧柱被强烈压缩，使电场强度明显增大。因此等离子弧焊主要是利用弧柱等离子体热来加热金属。

另外，等离子弧能量密度可达100000~1000000W/cm2，比自由钨弧高，其温度可达18000~24000K，比自由钨弧高很多。

2、静特性

其静特性曲线接近U形。在小电流时，等离子弧为缓降或平的，易与电源外特性相交建立稳定工作点。

3、等离子弧形态

等离子弧成圆柱形，扩散角约5度，焊接时，当弧长发生波动时，母材的加热面积不会发生明显变化。

4、等离子弧的挺直度

由于等离子弧是自由钨弧经压缩而成，故挺度比自由钨弧好，焰流速度大，可达每秒300米以上，因而指向性好，喷射有力，其熔透能力强。

三、等离子弧的类型

按电源联接方式和形成等离子弧的过程不同，等离子弧有转移型、非转移型和联合型三种

1、非转移型等离子弧电源接于钨极和喷嘴之间，在离子气流押送下，弧焰从喷嘴中喷出，形成等离子焰。工件本身不导电，而是被间接加热，因此热的有效利用率不高。主要用于焊接金属薄板、喷涂和许多非金属材料的切割与焊接。

2、转移型等离子弧电源接于钨极和工件之间。因该电弧难以形成，需在喷嘴上接入正极，先在钨极与喷嘴之间引燃电流较小的等离子弧，为工件和电极之间提供足够的电离度。然后迅速接通钨极和工件之间的电路，使该电弧转移到钨极和工件之间直接燃烧，随即切断喷嘴与钨极之间的电路。

3、联合型等离子弧是上述两种的并存