Der Lichtbogen bildet sich, ähnlich wie beim WIG-Schweißen, auch beim Plasmaschweißen, zwischen einer nicht abschmelzenden Wolframelektrode und dem Grundwerkstoff. Im Gegensatz zum WIG-Schweißen wird der Lichtbogen hier durch die Schweißbrenner- Konstruktion – und zwar durch eine wassergekühlte Kupferdüse – eingeschnürt. Dies bewirkt eine vergleichsweise höhere Leistungsdichte.
Gegenüber dem WIG-Lichtbogen, der Temperaturen von 4000 bis 10 000 °C aufweist, beträgt die Lichtbogentemperatur beim Plasmaprozess 10 000 bis 24 000 °C. Dadurch sind beim Plasmaschweißen höhere Schweißgeschwindigkeiten erzielbar.
Unter einem Plasma versteht man ein Gas, das sowohl aus neutralen Teilchen (Atomen, Molekülen) als auch aus geladenen Teilchen (Ionen und freien Elektronen) besteht und dadurch elektrisch leitfähig ist. Ein solches Plasma kann man aus gewöhnlichen Gasen erzeugen, indem man ausreichend Energie zuführt. Das kann durch Wärme, Strahlung oder durch eine elektrische Entladung erreicht werden. Der Lichtbogen ist eine ständige elektrische Entladung und somit ein Plasma.
In der Schweißtechnik wird von Plasmaschweißen gesprochen, wenn ein Lichtbogen, durch eine Düse eingeschnürt, als Wärmequelle dient. Die mechanische Einschnürung und die große Kühlwirkung der Plasmadüse bewirken, im Vergleich zum freien WIG-Lichtbogen, eine beträchtliche Verringerung des Lichtbogenquerschnitts.
Auch nach dem Verlassen der Plasmadüse kann der Plasmalichtbogen in Bezug auf die Lichtbogenausweitung begrenzt werden. Das geschieht durch seitliches Anblasen und Kühlen mit einem kalten, elektrisch weniger leitfähigen Gas und wird vor allem beim Schweißen mit höheren Stromstärken eingesetzt.
Eine ähnliche Wirkung kann durch die Verwendung gut wärmeleitfähiger und schwerer ionisierbarer Schutzgase (He, Ar+H2) erreicht werden. Der eingeschnürte Lichtbogen hat einen größeren Widerstand als der freie WIG-Lichtbogen. Bei gleichen Stromstärken und Lichtbogenlängen ist der Spannungsabfall im Plasmalichtbogen daher deutlich größer. Wesentlich ist, dass durch die Lichtbogenbündelung und Plasmagasströmung eine hohe Energiedichte am Werkstück erreicht wird.
Das Plasma-Verbindungsschweißen wird in drei Verfahrensvarianten eingesetzt: Mikroplasma-Schweißen für dünne und dünnste Blechdicken - ab ca. 0,1 mm bei Stromstärken ab ca. 0,3 A Durchdrücktechnik für Blechdicken von 1 - 3 mm Stichlochplasma-Schweißen für größere Wanddicken bis ca. 8 mm in einer Lage - darüber hinaus mehrlagig.
Beim Plasmaschweißen werden immer zwei Schutzgase benötigt:
Plasmagas (Zentrumsgas), vorwiegend Argon teilweise mit Wasserstoff- oder Heliumzusätzen
Schutzgas (Außengas), das Zumisch-Komponenten zu Argon aufweisen kann, z.B.: Wasserstoff für CrNi-Stahl, Nickelwerkstoffe oder Helium für das Schweißen von Aluminium oder Al-Legierungen, Titan und Kupferwerkstoffen