アーク溶接
シールドガスはその名の通り溶融金属を大気から保護する目的もあるが、アークそのものになるという重要な機能がある。アークとはプラズマの一種とも言え、気体が高温下で電離したものである。シールドガスがアーク化することによって電子が空中を移動することができるようになるので、アークは絶縁体である空気とは異なり電気を通す伝導体であると言える。補足として、アークを「気化した金属」とする誤解が存在するが、前述の通り、アーク溶接におけるアークはガスが電離したものであるので、これは誤りである。
最初のアークは、最初に溶加材(溶接棒や溶接ワイヤのこと)が母材とスパークした瞬間に、その熱でシールドガスがプラズマ化することによって生じる。アークは電気を通すため、一度アークが生じるとアークを介して電気が流れるようになる。するとアーク自体が発熱し、周囲のシールドガスをイオン化する。アークはある段階まで成長すると一定の条件下で安定状態に入る。そのアークが溶加材や母材を溶融させていく。
シールドガスはアークを保護するとともに、アークそのもののベースである。従って、シールドガスの成分はアークの状態を大きく左右し、さらに溶接の結果に大きな影響を与える。特に二酸化炭素はアークの特性を大きく変化させる物質である。
日本では労働安全衛生法の規定により、事業主は従業員をアーク溶接に従事させるにはアーク溶接作業者の特別教育を受けさせなければならない。
半自動溶接(特にマグ溶接)においてトーチの操作は手作業である。トーチ操作の多少のブレを許容しつつアーク長を一定に保つ機能をもつ電源に、定電圧特性をもつ電源がある。この電源に加え、溶加材であるワイヤの供給を定速送給方式にすることでアークの長さを一定に保つことができる。 定電圧特性とは、負荷電流が増減しても負荷電圧が一定となる性質のことである。この特性をもつ電源で半自動溶接を行った場合、トーチのブレによって引き起こされるアーク長の増減は、わずかな電圧変化として現れる。この電圧変化に対し電流値は数十~百数十Aの間で大きく変動するが、電流値が変わったことにより溶接ワイヤの溶融量も大きく変化する。一方でワイヤの供給は定速で行われているため、わずかしか溶けない(電流値が低い)場合はワイヤが過剰に供給されるのでアークはすぐに縮み(電流が増大し)、逆に大量に溶ける(電流値が高い)場合はワイヤの供給が不足していることからアークはすぐに長く(電流が減少することに)なる。この修正にかかる時間は非常に短く、これをアーク長の自己制御作用または電源の自己制御特性という。なお、半自動アーク溶接では、電流の設定値はそのままワイヤの送給速度になる。また、適正なアーク長となるように作業者がアーク電圧を調節しなければならない。同じ電流値でもワイヤー径が細くなると、ワイヤの溶融量が上がり、局部的な入熱が増大する。従って、細いワイヤーほど深く溶け込みやすい。