等离子弧的形成

等离子弧是一种特殊形式的电弧。它是借助于等离子弧焊枪的喷嘴等外部拘束条件使电弧受到压缩，弧柱横断面受到限制，使弧柱的温度、能量密度得到提高，气体介质的电离更加充分，等离子流速也显著增大。这种将阴极和阳极之间的自由电弧压缩成高温、高电离度、高能量密度及高焰流速度的电弧即为等离子弧。利用等离子弧作为热源可以用于焊接、切割、喷涂及堆焊等。

等离子弧是一种压缩电弧，目前广泛采用的压缩电弧的方法类似于钨极氩弧焊的焊枪，但其电极缩入到喷嘴内部，电弧在电极与焊件之间产生，电弧通过水冷喷嘴的内腔及其狭小的孔道，受到强烈的压缩，弧柱截面缩小，电流密度增加，能量密度提高，电弧温度急剧上升，电弧介质的电离度剧增，在弧柱中心部分接近完全电离，形成极明亮的细柱状的等离子弧。

这种高温、高电离度、高能量密度及高焰流速度的等离子弧的获得，是以下三种压缩作用的结果。

1.机械压缩效应

喷嘴孔径限制了弧柱截面积，使其不能自由扩大，电弧受到压缩，这种拘束作用称为机械压缩效应。

2.热收缩效应

气体介质不断地以一定的速度和流量流过水冷喷嘴，使靠近喷嘴内壁的气体受到强烈的冷却作用，弧柱周围的温度和电离度迅速下降，在弧柱周围靠近喷嘴孔内壁产生一层电离度趋近于零的冷气膜，迫使电流集中到弧柱中心的高温、高电离度区域，从而使弧柱导电横截面进一步减小，电流密度进一步提高。对电弧的这种压缩作用，称为电弧的热收缩效应。

3.电磁压缩效应

电弧导电可看作是一束平行而同方向的电流线根据电工学原理可知，当平行导线通过方向相同的电流时，则产生相互间的电磁吸引力，使电弧受到压缩，这种现象称为电磁压缩效应。电流或电流密度越大，这种电磁压缩效应也越强。等离子弧弧柱在受到机械压缩和热压缩作用下，电流密度明显增大，而电磁压缩效应又使弧柱的电流密度和收缩效应进一步提高。