等離子弧焊接是借助于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(jìn)行焊接的方法。
1. 電弧能量集中且溫度高，焊接過程中電弧穩(wěn)定，焊接速度快?？梢钥s小焊接接頭熱影響區(qū)且焊接變形小，還能提高焊縫內(nèi)在和外部質(zhì)量，使焊接接頭力學(xué)性能和耐蝕性均優(yōu)于鎢極氬弧焊。
2. 電弧呈圓柱形且挺直性好，弧長變化對焊件表面加熱點的能量密度影響小，不會由于弧長的改變而影響焊縫成形。等離子弧焊噴嘴到焊件之間距離高達(dá)6.4mm，弧柱仍不會飄移。
3. 當(dāng)焊接電流減小到0.1A時，電弧仍能穩(wěn)定燃燒，并保持良好的挺度和方向性。
4. 鎢極縮于噴嘴內(nèi)，可減少鎢極對焊縫的污染。
5. 穿透性等離子弧焊接時，焊件不開坡口，背面無襯墊，可實現(xiàn)單面焊雙面成形。但此時不適宜手工操作，靈活性不如手工鎢極氬弧焊。
6. 設(shè)備較復(fù)雜，工藝參數(shù)多，匹配要求較嚴(yán)格，噴嘴使用壽命較短且氣體耗量較大，只宜在室內(nèi)焊接。
等離子弧焊與鎢極氬弧焊一樣，有手工操作和機械操作之分；也有不加填充焊絲與加填充焊絲之分。
等離子弧焊接按焊縫成形機理，可分為：
1. 大電流等離子弧焊接
大電流等離子弧焊接分穿透型和熔透型兩種方法：
a. 穿透型等離子弧焊
它是以電弧在熔池前穿透工件形成小孔，隨著熱源移動在小孔后形成焊道的一種焊接方法，又稱穿孔焊或鎖孔焊。
在焊接厚度大于2.0mm以上的奧氏體型不銹鋼焊件時，利用高溫等離子弧將焊件待焊處加熱熔化至燒穿，如果焊接參數(shù)調(diào)節(jié)適當(dāng)，可以穿透工件形成小孔。此小孔面積較小，熔化金屬靠表面張力托住而不至于從小孔中跌落，這就是等離子弧焊接小孔效應(yīng)。在焊接厚2.5～8.0mm的奧氏體型不銹鋼板時，可以不開坡口，不留間隙或留間隙小于0.5mm，依靠小孔效應(yīng)實現(xiàn)單面焊雙面成形。這種焊接方法，目前只適用平焊位置對接焊。待焊處的正、反面均通保護(hù)氣體，收弧時要填滿小孔。填滿小孔主要靠焊接電流和離子流氣流同時衰減或先后衰減，才能消除弧坑和下凹坑。
b. 熔透型等離子弧焊
這種等離子弧在焊接過程中只熔化焊件而不產(chǎn)生小孔效應(yīng)，焊縫成形機理與鎢極氬弧焊類似。有人稱這種方法為熔入式或熔融式等離子弧焊。
這種焊接方法主要用于薄板單面焊雙面成形的焊縫或者厚板多層焊。
大電流等離子弧焊接時，焊接參數(shù)比鎢極氬弧焊多，焊接參數(shù)除了焊接電流、電弧電壓外，還有等離子氣流、保護(hù)氣體的成分、氣體流量以及噴嘴形狀和孔徑、長度以及噴嘴到焊件距離等。其中，焊接電流、焊接速度和等離子氣體流量的匹配尤為重要，直接影響焊接接頭的成形和焊縫表面的質(zhì)量。
表3-40、表3-41為穿透型和熔透型等離子弧焊接奧氏體不銹鋼的焊接參數(shù)。
2. 微束等離子弧焊接及脈沖等離子弧焊接
焊接電流小于30A的熔透型等離子弧焊稱為微束等離子弧焊。從20世紀(jì)70年代開始用小電流等離子弧焊接超薄壁件和細(xì)絲鋼等，焊接電流可小到0.2A，焊接奧氏體型不銹鋼件最薄的厚度為0.01mm。微束等離子弧焊接的特點是通過電弧的壓縮，導(dǎo)致電弧柱集中為一條細(xì)線，雖然焊接電流很小，電弧仍十分穩(wěn)定，熔池很小，熱影響區(qū)很窄，它不利用小孔效應(yīng)，就能夠?qū)Τ〖崿F(xiàn)快速焊接。
與大電流等離子弧焊一樣，微束等離子電弧也是靠水冷式焊槍（即等離子弧發(fā)生器）產(chǎn)生的。焊槍是關(guān)鍵部件，電極和噴嘴的孔都很細(xì)小，所用離子氣流較小，一般均用純氬。焊接奧氏體型不銹鋼時，保護(hù)氣體有氬加氫［φ（H2）＝2％～8％］的混合氣體，這對防止金屬的氧化有很好的效果，同時也提高熱效率，并使弧柱收縮得更細(xì)。
微束等離子弧焊接可以采用手工操作，但為了保證焊接接的質(zhì)量，應(yīng)盡可能地采用機械操作。厚度小于0.8mm的焊接接頭設(shè)計與裝配要求如圖3-46所示和見表3-43。表3-44為微束等離子弧焊接奧氏體型不銹鋼的焊接參數(shù)，僅供參考。
為了使焊接薄壁件及超薄壁件的質(zhì)量更有保證，目前發(fā)展到采用脈沖等離子弧焊接。它與前面所述的脈沖氣體保護(hù)焊一樣，可以調(diào)節(jié)基值電流、脈沖電流、脈沖寬度和頻率等焊接參數(shù)。
