等離子弧

等離子電弧是由等離子弧發生裝置產生的（圖1）。

當在鎢極和工件之間加上一個較高的電壓並經過高頻振盪器的激發，使氣體電離形成電弧。電弧在通過特殊孔型的噴嘴時，受到了機械壓縮，使截面積小。另外，當電弧通過用水冷卻的特種噴嘴內，因受到外部不斷送來的冷氣流及導熱性很好的水冷噴嘴孔道壁的冷卻作用，使電弧柱外圍氣體受到了強烈冷卻。温度降低，導電截面縮小，產生熱收縮效應，電弧進一步被壓縮，造成電弧電流只能從弧柱中心通過，這時的電弧電流密度急劇增加。由於電弧內的帶電粒子在弧柱內的運動自己產生磁場的電磁力，使它們之間相互吸引，也就是電磁收縮效應，結果使電弧再進一步被壓縮，這樣被壓縮後的電弧能量將高度集中，温度也達到極高的程度（約1～2萬度），弧柱內的氣體得到了高度的電離。當壓縮效應的作用與電弧內部的熱擴散達到平衡後，這時的電弧便變成為穩定的等離子弧。電弧發生在鎢極和工件之間，高温的陽極斑點在工件上噴嘴附近最高温度可達30000度。

等離子弧是通過以下三種壓縮作用獲得的：

1、機械壓縮，它利用水冷噴嘴孔道限制弧柱直徑，來提高弧柱的能量密度和温度。

2、熱收縮，由於水冷噴嘴温度較低，從而在噴嘴內壁建立起一層冷氣膜，迫使弧柱導電端而進一步減小，電流密度進一步提高，弧柱這種收縮謂之“熱收縮”，也可叫做“熱壓縮”。

3、磁收縮，弧柱電流本身產生的磁場對弧柱有壓縮作用(即磁收縮效應)。電流密度愈大，磁收縮作用愈強。

按電源聯接方式，等離子弧有非轉移型、轉移型和聯合型三種形式（見圖2）：

鎢極接電源負極，噴嘴接電源正極，等離子弧體產生在鎢極與噴嘴之間，在離子氣流壓送下，弧焰從噴嘴中噴出，形成等離子焰(圖2a)。

鎢極接電源負極，工件接電源正極等離子弧體產生於鎢極與工件之間(圖2b)。轉移弧難以直接形成，必須先引燃非轉移弧，然後才能過渡到轉移弧，金屬焊接、切割幾乎都是採用轉移型弧，因為轉移弧能把更多的熱量傳遞給工件。

工作時非轉移弧和轉移弧同時並存，則稱之謂聯合型等離子弧(圖2c)。主要用於微束等離子弧焊和粉末堆焊等方面。

等離子弧主要有以下三方面的應用：

1、等離子弧切割。用等離子弧作為熱源、藉助高速熱離子氣體熔化和吹除熔化金屬而形成切口的熱切割。 　2、等離子弧焊接。是藉助於水冷噴嘴對電弧的拘束作用，從而獲得較高能量密度的等離子弧進行焊接的方法。 　3、等離子弧噴塗。用等離子弧進行工件表面噴塗耐高温、耐磨損、耐腐蝕的高熔點金屬或非金屬塗層，還可以作為金屬表面熱處理的熱源。