В плазменной сварке предусматривается большое количество различных конструкций дуговых плазмотронов. Однако их принцип действия, зачастую, совершенно одинаков, и основывается на принудительном охлаждении и последующем сжатии столба дуги при помощи жидкости, или же, при помощи (как правило, именно чаще всего) потока газа.

На рисунке: а - дуга прямого действия (метод аксиальной стабилизации); б - дуга косвенного действия (вихревая стабилизация); 1 - электрод; 2 - камера для газа; 3 - прокладка изоляции; 4 - сопло; 5 - поверхность детали; 6 - источник для питания.

Бывают плазмотроны прямого и косвенного действия, и в обоих из них, используется электрод в виде стержня, с закрепленным на нем специальным тугоплавким наконечником, изготовленного из вольфрама.

Наружный слой газа, который возникает при плазменной сварке, омывает столб дуги, и остается относительно холодным. Таким образом, он образует электрическую а также тепловую изоляцию, между двумя потоками – плазмы и каналом сопла. При этом сопло предохраняется от разрушения. Помимо всего прочего, наружный слой газа помогает эффективно охладить столб дуги, из-за чего сечение столба существенно уменьшается, а вот плотность тока и его температура, наоборот, повышаются. В этот момент усиливается сжимающее действие на дугу, за счет снижения диаметра столба. То есть, термическое сжатие, возникающее в плазмотроне, вызывает усиление ее магнитного сжатия.

Плотность тока дуги, которая образуется в плазмотроне, может достигать 100 атм/мм2. Эта величина, является в 2 раза выше, чем плотность тока в свободной дуге. При этом не стоит забывать, что температура во время этого процесса достигает не малых значений – до нескольких десятков тысяч градусов. На выходе из сопла, естественно, поток выходящей плазмы будет несколько, расширятся, так как появляется свободное пространство для дуги. Однако высокое давление не даст потоку плазмы слишком широко действовать, поэтому она будет нацелено действовать в рабочей области изделия.

В свою очередь, у нас есть еще и газ, который поступает в камеры через специальные отверстия. При этом, он двигается по спирали, таким образом, омывая столб дуги вихревыми потоками. Очень часто, для сварки или резки плазмой, применяют двойные плазматроны, или, как их еще называют, комбинированными. Конструкция такого плазмотрона предусматривает два сопла. В одно сопло, подается газ, который называется первичными, он выполняет защитную функцию, а второй газ подается во второе сопло, и предназначен для образования плазмы, то есть, он и есть режущим. Во время плазменной сварки, газ, который подается на наружное сопло, помогает сжимать плазменную струю, которая образуется при помощи первичного газа, а также защищает рабочую область от воздействия факторов окружающей среды, в результате чего, получается качественное сварное соединение.