本发明属于焊接范畴。 等离子弧经喷咀机械压缩、热压缩和自身磁场压缩（统称为一次压缩），其能量密度与穿透能力比一般自由电弧有明显提高。可用于金属切割;或用来进行以工件完全穿透为特征的小孔型焊接，实现单面一次焊双面成型。但是等离子弧一次压缩的效果受到限制。若一次压缩过度，则会产生“双弧”，使工艺过程破坏，甚至烧坏喷咀。随着焊接厚度增加，必须增加焊接电流以保证穿孔。但为了防止“双弧”，则需相应减弱对等离子弧的压缩作用，从而削弱了等离子弧高能量密度热源的特征，使熔池及小孔增大，导致熔池金属失稳。因而等离子弧小孔型焊接存在着一定的厚度极限。目前国内外公认的厚度极限：软钢为10毫米，不锈钢及钛合金为13毫米。而在实际生产条件下可以稳定焊接的最大厚度比这还要低得多，以不锈钢为例，仅为8毫米。
本发明的目的在于突破上述限制，扩大等离子弧焊接的应用范並提高其工艺质量，我们采用双尖角磁场（附图1）或平行逆向横磁场（附图2）对等离子弧进行二次压缩（以下称再压缩），进一步提高等离子弧的能量密度和中心压强，並可通过调节激磁电流对等离子弧的能量场和压力场进行调节，以适应普通等离子弧无法满足的工艺需要。对于等离子弧厚板焊接而言，即在保证持续穿孔的前提下，维持熔池的力学平衡，从而实现更大焊接厚度的单面一次焊双面成型。
本发明采用国内外生产的任一种等离子弧焊机及其配套焊接电源（如图产LH-300型等离子弧焊机及ZXG-300型配套电源）。仅在焊炬上加一个专门设计的能够产生双尖角磁场的磁头。磁头有四个磁极，异名极相邻。芯柱为工业纯铁加工而成，用高强漆包线缠绕。磁力线由极靴导至弧区。磁头端面装有紫铜护板。磁头由压紧螺母与焊炬固定，並可由顶丝调整磁对中。我们试验所用磁头的芯柱尺寸为12×16×70毫米，每一芯柱用1.1毫米高强漆包线缠绕183匝，整个磁头总重仅1公斤，符合实用要求。激磁电源可采用任何型号的直流调压电源或用单相交流调压器经二极管全波整流后供给，保证激磁电流可在0～5安内调节。其它工艺条件与普通等离子弧焊接相同。
本发明的特点在于：等离子弧经磁头产生地双尖角磁场再压缩后，使电弧截面压扁，导电面积缩小，能量场及压力场向长径密集，等离子弧的物理性能发生一系列有益的变化。以激磁电流为5安时为例，电弧截面长短径的比值为4.5;导电面积仅为原来的40%;电位梯度为原来的5.7倍;最高电流密度为原来的2.2倍;电弧中心压强为原来的1.6倍;产生双弧的临界电流为原来的3倍。
由于等离子弧经双尖角磁场再压缩后，物理性能发生了上述变化，从而为焊接工艺带来以下优点：
1.由于等离子弧的截面压扁，因而具有方位性，沿着不同的方向施焊，可以满足不同的工艺需要。
2.当沿着电弧截面长径方向施焊，可使等离子弧的穿孔能力大幅度提高。当激磁电流为5安时，仅用80安的焊接电流即可使16毫米的不锈钢板持续穿孔（而对于普通等离子弧，即使高达300安以上也无法做到这一点）。
3.由于电弧压扁，当沿着长径方向施焊，使焊缝变窄，熔池尺寸及小孔孔径变小（激磁电流为5安时，小孔孔径仅2毫米左右），从而有利于维持熔池液态金属的力学平衡，提高了反面成型的稳定性。
4.由于“双弧”临界电流显著增加，提高了焊接过程的可靠性，并提供了采用小孔径喷咀进行大电流焊接的可能性，从而进一步提高了等离子弧的能量密度。
综合以上工艺优点，本发明的应用价值在于：
1.除实用于一般等离子弧焊接的场合外，还可突破当前一般等离子弧焊接的厚度极限，进行更大焊接厚度的一次焊双面成形。我们已在实际生产条件下完成了16～20毫米不锈钢的一次焊双面成形，正反面成形良好。
2.若进一步提高激磁电流，降低行走速度、增加电流及离子气流量，则可利用普通焊接设备进行高精度切割。
3.若按短径方向施焊，熔深可以小于0.5毫米，焊道形状系数高达30以上，用于堆焊可以大大提高生产率，降低母材对焊道的稀释率，显著提高堆焊层的质量。
4.可作为抑制“双弧”产生的有效措施。
我们在试验中采用的离子气和保护气为纯度为99.9%的工业纯氩。电极为铈钨棒。采用双尖角磁场再压缩等离子弧对16毫米1Cr18Ni9Ti不锈钢板进行小孔型焊接的推荐规范如下：
喷咀孔径孔道长度电极直径内缩量激磁电流2～3毫米4～6毫米4～5毫米孔道长度＋（0.2～0.3）毫米4.5～5安
焊接电流距工件高度离子气流量保护气流量焊接速度85～110安7～9毫米530～600升／时700～800升／时70～90毫米／分