（一）等离子弧的产生
普通等离子弧焊与钨极氩弧焊（GTAW）方法一样，都使用不熔化电极（钨极）。不同的是等离子弧焊枪有压缩喷嘴，其电极缩进喷嘴内，如图7-121所示，等离子焊枪有两层气体，即从喷嘴流出的离子气体和从保护罩流出的保护气体。焊枪喷嘴内壁和电极之间的空间称为等离子气室。离子气体进入等离子气室，直接包围电极，然后通过喷嘴孔流向焊件，在热场、力场和电场作用下被电离，形成高速流动的、含有多种成分、多种形态的粒子流——等离子流。电弧在三种收缩效应作用下形成压缩电弧——等离子弧，保护气体从焊枪外侧的喷嘴进入等离子弧区，以防止焊接熔池被污染。
等离子压缩电弧的产生决定于三种收缩效应。
1.机械压缩 利用水冷喷嘴孔道限制弧柱直径，来提高弧柱的能量密度和温度。这种对弧柱的压缩作用称为机械压缩。
2.热收缩 由于水冷喷嘴温度较低，在喷嘴内壁形成一层冷气膜，一方面使喷嘴与弧柱相对绝缘，另一方面使弧柱有效截面进一步收缩，这种收缩称为热收缩。
3.磁收缩 弧柱电流自身磁场对弧柱的压缩作用称为磁收缩。电流密度越大，磁收缩作用越强。
（二）等离子弧的类型
按电源连接方式和形成等离子弧的过程不同，等离子弧有非转移型、转移型和联合型三种类型。
图7-121 钨极氩弧焊和等离子焊方法对比
1.非转移型等离子弧 电源接在钨极和喷嘴之间，在离子气流压缩下，弧焰从喷嘴中喷出，形成等离子焰，见图7-122a。焊件本身并不通电，而是被间接加热。因此热的有效利用率不高，约10%～20%，故这种等离子弧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。
图7-122 等离子弧的类型
a）非转移型等离子弧 b）转移型等离子弧 c）联合型等离子弧
2.转移型等离子弧 电源接在钨极和焊件之间，因该电弧难以形成，需在喷嘴上也接入正极，先在钨极与喷嘴之间引燃电流弧较小的等离子弧（又称诱导弧）为焊件和电极之间提供足够的电离度，见图7-122b。然后迅速接通钨极和焊件之间的电路，使该电弧转移到钨极和焊件之间直接燃烧，随即切断喷嘴和钨极之间的电路。在正常工作状态下，喷嘴保持中性，不带电。
转移型等离子弧的阳极斑点直接落在焊件上，电弧热有效利用率大为提高，达60%～75%。金属焊接与切割一般都采用这种转移型等离子弧。
3.联合型等离子弧 非转移型等离子弧和转移型等离子弧在工作过程中同时并存，如图7-122c所示。前者在工作中起补充加热和稳定电弧作用，故又称它为维弧；后者称主弧，用于焊接。联合型等离子弧主要用于（微束小电流）等离子弧焊接和粉末堆焊。
（三）等离子弧焊的特点(www.xing528.com)
1.等离子弧焊与钨极氩弧焊相比的优点
（1）等离子弧与钨极氩弧焊的自由电弧相比 温度更高、能量密度更大、熔透能力更强。因此，等离子弧对焊件的热输入较小，焊缝截面形状较窄，深宽比大，呈“酒杯”状，见图7-123。热影响区窄，其焊接变形也小。
（2）电弧挺直性好 图7-124表示了等离子弧与自由电弧的形态区别。等离子弧呈圆柱形，扩散角约5°左右。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，而自由电弧呈圆锥形，其扩散角约45°，对工作距离变化敏感性大。由于等离子弧挺度比自由电弧好，焰流速度大，因而指向性好，喷射有力，其熔透能力强。由于等离子流的方向性强，电弧的刚度大，克服了自由电弧因磁场引起的电弧偏移现象。
（3）钨极烧损程度较少 由于等离子弧焊焊枪的电极位于压缩喷嘴内部，不可能与焊件接触，钨极烧损程度较少，所以可大大减少电极对焊缝金属污染的可能性。
（4）焊接速度比钨极氩弧焊快 在同样熔深下，其焊接速度比TIG焊高，可提高焊接生产率。
图7-123 自由电弧与等离子弧焊缝的横截面形状图
a）自由电弧 b）等离子弧
B—焊缝宽度 H—焊件厚度
图7-124 自由电弧与等离子弧形态区别
a）自由电弧 b）等离子弧
（5）应用范围广 能够焊接更细更薄的零件，目前低至0.1A电流的等离子弧焊接设备已在生产上应用。
2.等离子弧焊与钨极氩弧焊相比的缺点
1）焊枪、电源及电气控制线路等较复杂，设备费用一般是氩弧焊的2～5倍。
2）焊接参数的调节匹配较复杂。
3）喷嘴寿命较短。
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