The Role of Assist Gas in Metal Laser Cutting
مبدأ عمل الغاز المساعد
يُركَّز شعاع الليزر على خط القطع ويخترق المعدن — يبدأ بثقب البدء (pierce) ثم يمضي في القطع الكنتوري بتأثير حراري. وفي الوقت ذاته يُوجَّه إلى منطقة القطع، بشكل محوري، غاز مساعد (غاز العملية أو غاز العمل) يدفع المعدن المنصهر خارج شق القطع (kerf). وحسب الغاز المختار، قد يتفاعل مع المعدن أو يبرّده. ويتبخّر جزء من المعدن.
أثناء القطع، يذوب المادة في منطقة القطع بفعل شعاع الليزر، ثم تشتعل أو تتبخّر أو يدفعها تيار الغاز.
نقاء الغاز
يؤثّر الغاز النقي (العالي الجودة) في جودة الحافة وسرعة القطع عند القدرة نفسها. وعند تدنّي جودة الغاز، لا يُقطع المعدن بجودة عند السرعة القياسية — وقد تظهر سحالة، وقشور أكسدة، وتغيّر لوني على الفولاذ العالي السبائكية.
تُعبَّر جودة الغاز عادةً بنسبة الجزيء الرئيس. وللنيتروجين والأكسجين والأرغون تكون النقاوة النمطية 99 % مع عدّة منازل عشرية — كلّما زادت الأرقام "9" بعد الفاصلة ارتفعت النقاوة. وكلّما زاد سُمك المعدن وجب رفع النقاوة.
في الشركات الصناعية تُستعمل عادةً للأكسجين التقني نقاوات 99,5 % و 99,7 %. ولا داعي لمطاردة نقاوة فائقة بعدد كبير من الأرقام «9» — 99,99 % كافٍ.
يعتمد اختيار الغاز على نوع المادة وسماكة الصفيحة والعمليات اللاحقة. ومع النيتروجين لا تكون النقاوة دائمًا الأولوية القصوى؛ ومع الأكسجين تتوقف النتائج مباشرةً على نقاوته.
عوامل استهلاك الغاز
في قطع المعادن بالليزر الليفي، يعتمد استهلاك الغاز على:
- نوع الغاز المستخدم؛
- الضغط؛
- سماكة المادة؛
- الفوهة (nozzle).
أنواع الغازات للقطع بالليزر
- الهواء المضغوط (خليط غازات)؛
- الأكسجين (غاز نشط)؛
- النيتروجين (غاز خامل شرطيًا)؛
- الأرغون والهيليوم (غازان خاملان حقيقيان)؛
- ثاني أكسيد الكربون المسال (غاز نشط).
الترميز اللوني للأسطوانات
- ثاني أكسيد الكربون — أسطوانة سوداء بكتابة صفراء؛
- الأكسجين — أسطوانة زرقاء؛
- النيتروجين — أسطوانة سوداء بشريط بنّي؛
- الأرغون — أسطوانة سوداء بشريط أبيض؛
- الهيليوم — بنّي؛
- الهواء المضغوط — أسطوانة سوداء بكتابة بيضاء.
أشكال تخزين الغاز
- أسطوانات 40 أو 70 لترًا — ليست الخيار الأمثل: يلزم تبديلها مرارًا.
- حزمة أسطوانات (manifold) — أسطوانات موصولة بخراطيم. تكفي لفترة أطول، لكن التعبئة والنقل معقّدان وتشغل مساحة كبيرة.
- خزان كرايوجيني (مغوّز) — وعاء كبير السعة يحوي الغاز سائلًا. الخيار المفضّل: الغاز أنقى والاستهلاك أقل.
- محطّات الغاز (إنتاج داخلي) — تنتج الغاز في الموقع؛ تُستعمل في المنشآت الكبرى.
الغازات النشطة والخاملة
الغازات النشطة. يحمي ثاني أكسيد الكربون المعدن من التلامس مع الأكسجين، أمّا الأكسجين فيُستعمل مُؤكسِدًا: يتفاعل مع المعدن ويُكوّن أكاسيد. وبما أنّ سطح معظم المعادن والسبائك مغطّى بطبقة أكسيدية رقيقة، يدخل الغاز في تفاعل طارد للحرارة — وهو ما يلائم قطع الفولاذ الكربوني.
الغازات الخاملة ذات تفاعلية شبه معدومة ولا تدخل في تفاعل طارد للحرارة. وبذلك تُتجنَّب الأكسدة وتُحمى الحافة والبنية المجهرية للفولاذ العالي السبائكية من التآكل والتلف البنيوي.
وظائف الغاز المساعد
- إخراج المنصهر من منطقة القطع — الوظيفة الرئيسية.
- تبريد الحواف. من أبرز مزايا القطع بالليزر مقارنةً بالأساليب الأخرى انعدام التشوّه الحراري. فمنطقة القطع وحدها تسخن بشدّة؛ أمّا المناطق المجاورة فلا تسخن بما يكفي للتشوّه. ويسهم تبريد الغاز كثيرًا في ذلك.
- كبح البلازما. يمنع تيار الغاز في منطقة القطع تكوّن بؤرة بلازما قد تُغيّر سير العملية بطريقة لا يمكن التنبّؤ بها.
- حماية البصريات. يحمي الغاز، إذا وُجِّه بشكل صحيح، بصريات الليزر من المعدن المنصهر والأبخرة التي قد تُتلفها.
- الوظيفة التفاعلية — تختلف بحسب الغاز:
- يدخل الغاز النشط في التفاعل الطارد للحرارة فيُسرّع القطع ويزيد كفاءته؛
- أمّا الغاز الخامل فيُبعد عن منطقة القطع مكوّنات الهواء التفاعلية ويمنع تفاعل الحواف معها.
الهواء المضغوط (Air)
المكوّنات الثابتة للهواء: أكسجين — 21 %، نيتروجين — 78 %، غازات خاملة (أرغون أساسًا) — 0,94 %؛ والمتغيّرة: ثاني أكسيد الكربون — 0,03 %، إضافةً إلى شوائب (بخار ماء، غبار، أكاسيد كبريت ونيتروجين، وغازات أخرى).
بما أنّ الهواء يحوي نحو 78 % نيتروجين، فإنّه يكفي مبدئيًا غازًا مساعدًا لقطع الصفائح الرقيقة (حتى 3 مم عادةً). وأفضل أثر يكون على السبائك العالية الكربون؛ أمّا الفولاذ المنخفض الكربون فلا يجوز أن يتفاعل مع شوائب الهواء وثاني أكسيد الكربون، فالنيتروجين أنسب له. ويجب أن يكون الهواء مُجفّفًا ومُرشّحًا بشكل صحيح.
يُقطع بالهواء المضغوط عادةً: الفولاذ الأسود، والفولاذ المُغلفن، والنحاس الأصفر، والألمنيوم.
القطوع بالهواء المضغوط متوسطة الجودة في أحسن الأحوال. فالهواء يحوي نحو 75 % نيتروجين و 25 % أكسجين (حجمًا)، والأكسجين قد يؤكسد المادة ويُسيء إلى الحافة. ومن جهة أخرى يجمع الهواء بين أثر «احتراق» خفيف من الأكسجين، والسرعة الأعلى من النيتروجين — وكأنّه يأخذ خيرَ العالمين. غير أنّك ستلاحظ مسحة صفراء خفيفة على الحافة بفعل الأكسجين. وإن كانت المعالجة اللاحقة كثيرة، فلا يُنصح بالهواء المضغوط.
ورغم أنّه الأكثر اقتصادًا، فإنّ له مشكلات جدّية.
يُورَّد الهواء الجوّي عبر ضاغط يحفظ الضغط المطلوب في الخط. ولا غنى عن نظام معالجة فعّال للهواء.
تترسّب آثار الزيت وقطرات الماء على زجاج الحماية لرأس الليزر فتُقلّل نفاذيته. وتنخفض شفافية الزجاج بسرعة ويلزم تبديله. ويحمل الهواء رطوبةً وقطرات زيت من الضواغط — ويلوّث الهواء ويُتلف عدسة الحماية، وفي الأسوأ الرأس نفسه. ويتلوّث خطّ الهواء بأكمله. ولتفادي ذلك يلزم ترشيح صارم لا تنازل فيه.
ماذا يحدث للفولاذ المقاوم للصدأ عند القطع بالهواء
الفولاذ المقاوم للصدأ متين ومستقرّ في البيئات القاسية. وخلافًا للفولاذ الأسود لا يتآكل بسهولة عند ملامسة الهواء والرطوبة — على الأقل في حدود الدرجة المصمّمة لكلّ نوع. ويتحقّق ذلك بالعناصر السبائكية، وأهمّها الكروم.
مشكلة الكروم أنّه يتفاعل بسهولة مع ثاني أكسيد الكربون الموجود دائمًا في الهواء الجوي. ومن الناحية النظرية يحدث التفاعل في الظروف العادية أيضًا، إلّا أنّ سرعته منخفضة جدًّا بحيث لا تُلاحَظ أيّ تغيّرات في حياة الإنسان. أمّا في حالة الاحمرار أثناء القطع بالليزر، فيتفاعل الكروم مع ثاني أكسيد الكربون فورًا.
النتائج:
- تُقلّل حبيبات كربيد الكروم الناتجة من متانة القطعة — فتظهر في الكتلة المتجانسة ذات الروابط المعدنية القوية اشتمالات لا تدعم تلك الروابط. وتظهر حلقات ضعيفة كثيرة.
- ويتوقّف الكروم المرتبط بهذه الطريقة عن أداء وظيفته السبائكية. ويبدأ الفولاذ المقاوم الجيّد بالخدمة وكأنّ «نصف الكروم سرقه أمين المخزن» — أي يصدأ فجأةً حيث ما كان ينبغي أن يصدأ.
وإذا بدأت قطع التيتانيوم في الهواء الجوي، فإنّ المادة ستُتلَف — يجب استبدال الهواء بالأرغون النقي.
الأكسجين (O₂)
الأكسجين غازٌ نشطٌ كيميائيًا، يدخل في تفاعلات أكسدة الحديد الطاردة للحرارة. ويعمل عاملًا حفّازًا يُضيف نحو 40 % من الطاقة إلى منطقة القطع. وتتكوّن أكاسيد منخفضة اللزوجة. ويُسرّع الأكسجين تفاعل الأكسدة: فيُؤكسد المنصهر أوّلًا، ثمّ يُخرج البقايا.
يقوم القطع بالأكسجين على قدرة المعدن، بعد تسخينه قريبًا من حرارة انصهار الفولاذ، على الاحتراق في تيّار من أكسجين تقني نقي. ويشمل:
- تسخين المعدن إلى درجة الاشتعال في تيار الأكسجين؛
- احتراق المعدن؛
- دفع الأكاسيد والجزيئات المنصهرة بتيار الأكسجين.
تعتمد درجة التسخين عند بداية القطع على الكتلة (السماكة) وبصورة رئيسية على تركيب المعدن: كلّما زادت الكتلة والعناصر السبائكية ارتفعت درجة التسخين المطلوبة. وتزداد شدّة الأكسدة بزيادة نقاوة الأكسجين والحرارة. ويبدأ دفع الأكاسيد (الخبث) في الوقت نفسه الذي تبدأ فيه أكسدة المعدن.
وعليه، لا يكتفي الأكسجين بدفع المنصهر — بل يشترك مع إشعاع الليزر في انصهار المعدن وتدفّقه خارج المنطقة المسخّنة. لذلك يجب الانتباه عند القطع بالأكسجين إلى ضبط ضغط الغاز، وكذلك اختيار القدرة والسرعة وموقع البؤرة.
لقطع الفولاذ الرقيق (حتى 3 مم) يمكن استعمال الأكسجين أو النيتروجين. ومع الأكسجين على مادة رقيقة يجب أن تكون قدرة الليزر أقلّ منها مع النيتروجين لتقليل احتراق الحواف، وتنخفض السرعة أيضًا مقارنةً بالنيتروجين.
ويلاحَظ أنّ قطع المعادن الرقيقة بأكسجين 99,5 % قريب بالسرعة والجودة من القطع بالهواء المضغوط، أمّا للفولاذ السميك (أكثر من 10 مم) فإنّ هذه النقاوة لا تصلح.
ولأنّ الأكسجين غاز نشط، يُستعمل بضغط أقلّ من النيتروجين والهواء، فيقلّ استهلاكه. ويلزم ضبط دقيق للضغط: بعد ثقب البدء يجب رفعه، وإلّا تطايرت قطرات معدن منصهر أثناء القطع. ولا يتجاوز ضغط القطع بالأكسجين عادةً 1 بار، بينما يصل مع النيتروجين إلى نحو 20 بار. والأكسجين أكثر اقتصادًا من النيتروجين.
يُستعمل الأكسجين عادةً لفولاذ منخفض ومتوسط السبائكية، باستثناء الأجزاء التي ستُطلى حوافّها لاحقًا. والبُعد البؤري مع الأكسجين أقصر، وعلى البؤرة أن تكون عادةً على السطح العلوي للفولاذ.
ومن المثير أنّه مع الأكسجين — على عكس النيتروجين — يجب خفض الضغط مع زيادة السماكة، لا رفعه، لمنع تفاعلات طاردة للحرارة قويّة قد تخرج عن السيطرة وتُتلف القطع والقطعة. وللفولاذ فوق 12 مم يكفي عادةً ضغط أكسجين لا يتجاوز 1 بار. والوجه الآخر لهذا الضغط المنخفض: حتى الاختلافات الصغيرة في الضغط تُؤثّر تأثيرًا واضحًا في انتظام القطع — لذا يجب استعمال منظّمات ضغط موثوقة.
وللقطع بالأكسجين سلبيات: فالعامل المؤكسد يطال الحواف، وهو أمر غير مرغوب أبدًا. وبضبط الإعدادات بدقّة يمكن تخفيف هذا الأثر الجانبي على الفولاذ الأسود والمنخفض السبائكية. أمّا على الفولاذ المقاوم للصدأ فالسيطرة أصعب بكثير. فبتأثير الحرارة العالية وفرط تركيز الأكسجين يتأكسد معدن الحافة ويحترق، ويُرجَّح اختراقه (burn-through). ويفقد المعدن سمته الأساسية — مقاومة التآكل. أي إنّ قطع الفولاذ المقاوم للصدأ بالليزر في بيئة أكسجين لا يُحقّق جودة ويحوّل الحافة من «مقاوم للصدأ» إلى «صادئ».
ويُعطي القطع بالأكسجين للألمنيوم حافةً خشنة. وإن لم تكن الحواف غير المستوية وطبقة الأكسيد على القطع حرجة لديك (وستكون مشكلة عند الطلاء الإلكتروستاتيكي للحواف)، فلا حرج في استعمال الأكسجين.
وعند ثقب وقطع النحاس يُستعمل الأكسجين عادةً تحت ضغط عالٍ بوصفه غاز القطع.
ماذا يفعل الأكسجين عند قطع الألمنيوم؟ يُتلف ميزة القطع بالليزر الكبرى — الحواف النظيفة والمستوية. فالألمنيوم المقطوع بالأكسجين يخرج غير منتظم ومليئًا بالسحالة. كان الألمنيوم سابقًا يُقطع بالأكسجين رغم ذلك لقصور الطاقة، ثمّ تُعالَج الحواف ميكانيكيًا، وكان ذلك يطيل الإنتاج ويُكلّفه. أمّا اليوم، مع المصادر القويّة، فيُمكِن استعمال النيتروجين والحصول على قطع نظيف فورًا.
النيتروجين (N₂)
يُعَدّ هذا الغاز خاملًا شرطيًا. يمكن استعمال النيتروجين للقطع بالليزر بنقاوة من 99,5 %. لا يُسبّب النيتروجين والغازات الخاملة الأخرى تفاعلات طاردة للحرارة. وهو خامل «شرطيًا» لأنّ الرابطة الثلاثية في جزيء النيتروجين ليس من اليسير كسرها، لذا لا يتسرّع النيتروجين في التفاعل. غير أنّ جزيئاته قادرة من حيث المبدأ على التفاعل مع مواد أخرى. وفي قطع التيتانيوم يصبح ذلك حرجًا — إذ تتكوّن جزيئات نيتريد التيتانيوم التي تُفسد المادة من حيث المتانة كما تُفسد كربيدات الكروم الفولاذ المقاوم.
لذلك يُقطع التيتانيوم بالأرغون — وهو غاز خامل حقًّا، ذرّاته «مكتفية بذاتها» ولا تتفاعل.
يتجاوز محتوى النيتروجين في الهواء الجوي 70 %، فلا صعوبة في الحصول عليه. وخلافًا للأرغون يرتبط بمواد أخرى ويشارك في تفاعلات كيميائية. ويُعَدّ خاملًا لأنّه ليس مؤكسدًا: لا احتراق ولا تكوّن بلازما في بيئة نيتروجين.
يُقطع بالنيتروجين أساسًا: الفولاذ المقاوم للصدأ، والفولاذ العالي السبائكية، والنيكل، والألمنيوم. ويُمكن للنيتروجين معالجة الفولاذ الأسود أيضًا، لكنّه دونه بكثير من حيث الإنتاجية مقارنةً بالأكسجين. وبما أنّ خصائص مقاومة الصدأ غير موجودة أصلًا، فإنّ الأكسدة بسبب الأكسجين يمكن تجاهلها.
ثمّة مواد لا يمكن قطعها نظيفًا بالنيتروجين، ناهيك عن الأكسجين — منها التيتانيوم. ينقص النيتروجينَ الخمولُ الكافي، فيتفاعل مع التيتانيوم، فتبدأ المادة بالتفتّت وتغيير الخصائص والبنية. ويستلزم الأمر هنا غازًا أكثر حيادًا — هو الأرغون، الذي لا يتفاعل مع أيّ مادة.
مزايا قطع الفولاذ المقاوم بالنيتروجين:
- لا تغيّر في بنية الفولاذ المقاوم وتركيبه الكيميائي في منطقة القطع؛
- إمكانية قطع وثقب صفائح رقيقة بجودة عالية؛
- دقّة ممتازة وانعدام التشوّه الحراري والميكانيكي — تنتقل القطع إلى التجميع دون تشغيل ميكانيكي إضافي.
لماذا يُستعمل النيتروجين:
- الفولاذ المقاوم للصدأ. يكفي وجود كمية قليلة من الأكسجين أثناء المعالجة الحرارية لأكسدة الحافة وفقدان خصائص مقاومة التآكل. وفي بيئة نيتروجين تبقى طبقة الأكسيد الواقية الحاوية على الكروم سليمة، فتُحفظ خصائص الفولاذ المقاوم.
- الأسطح المُغلفنة، بما فيها المزنّقة. ويحافظ القطع بالنيتروجين على الطبقة الواقية.
- الأسطح المطلية. يمنع النيتروجين بوصفه غازًا مساعدًا تكوّن القشور ويُقلّل من حاجة المعالجة النهائية.
- الحواف المُخصّصة للطلاء. يمنع القطع بالنيتروجين تكوّن أكاسيد على الحافة قد تُفسد الالتصاق في الطلاء الإلكتروستاتيكي.
- الألمنيوم والمعادن غير الحديدية. لا يَزيد الأكسجينُ سرعةَ القطع في هذه المواد، وتكون الجودة أعلى في بيئة نيتروجين.
ولـالنحاس الأصفر يلائمه النيتروجين غازَ قطع.
فإن كنت تعتزم قطع فولاذ رقيق وتُهمّك السرعة والجودة، ولا يُقلقك ارتفاع التكلفة بسبب استهلاك الغاز — اختر النيتروجين.
ومع النيتروجين، يجب أن تكون بؤرة الليزر أقرب إلى السطح السفلي للصفيحة. ويصبح شقّ القطع أعرض ويمرّ من خلاله مزيد من النيتروجين المضغوط. وتُستعمل عادةً فوهات بقُطر 1,5 مم أو أكبر.
الأرغون (Ar) والهيليوم (He)
الغازات الخاملة الحقيقية — كالأرغون والهيليوم — لا تشترك في الأكسدة فحسب، بل لا تتفاعل أصلًا مع المادة المنصهرة. وبهذا تُزيح من منطقة القطع كلّ الغازات التي قد تتفاعل معها.
وفي معظم المعادن في القطع بالليزر، لا حاجة لذلك. فلا ضرر إن تفاعل الألمنيوم مع النيتروجين. أمّا في حالة التيتانيوم، فالأمر مختلف.
ولنُذكّر بأنّ التيتانيوم يُعَدّ بحقّ من أصعب المواد تشغيلًا. فهو أصلب قليلًا من الفولاذ المقاوم للصدأ، لذا لا يمكن قطع التيتانيوم بسماكة الفولاذ المقاوم نفسها. واللافت أنّ التيتانيوم أخفّ بنحو 40 % من الفولاذ المقاوم.
وعند قطع التيتانيوم بغازات أخرى قد تنشأ ليس فقط أكاسيد غير مرغوبة تُفسد الحافة، بل ومركّبات تيتانيوم-نيتروجين كذلك. وتمتاز هذه المركّبات بهشاشة شديدة — ولا يجوز وجودها. وعليه لا يُقطع التيتانيوم في النيتروجين، بل يُقطع في غازات خاملة حقيقية. وكذلك يُلجَأ كثيرًا إلى الغازات الخاملة لقطع الفولاذ المقاوم والألمنيوم — تمنع الأكسدة وتعطي سطحًا نظيفًا أملس.
لكنّ هذه الغازات أغلى بكثير من النيتروجين، فلا تُستعمل إلّا حيث لا غنى عنها فعلًا.
الأرغون:
- محتواه في الهواء: 0,9 % حجمًا و 1,3 % كتلةً؛
- كثافته في الظروف العادية: 1,78 كغ/م³؛
- درجة غليانه: −186 °م.
الأرغون غاز خامل لا يتفاعل مع معظم المعادن ولا يدخل في تفاعلات كيميائية. وأحد مزايا القطع بالأرغون انعدام تفاعل الأكسدة على السطح الناتج. ويُتيح الأرغون نقاوةً ودقّةً عاليتين للقطع، وحوافّ ملساء ومستوية — وهو ما يصبح بالغ الأهمية مع الصفائح الرقيقة.
يُستعمل الأرغون والهيليوم نادرًا في القطع بالليزر الليفي. وللأرغون سعة حرارية نوعية أعلى — أي قدرته على امتصاص الحرارة من منطقة القطع.
وقد يُؤدّي ذلك إلى صلادة موضعية وتبريد سريع في موضع القطع، فيتلف المادة. لذلك يُستعمل بدلًا عن غيره فقط مع المعادن التي قد تتفاعل مع النيتروجين.
ويسمح القطع بالأرغون بمعالجة معادن بأنواع وسماكات مختلفة: الفولاذ المقاوم، والألمنيوم، والسبائك المعدنية، وغيرها. لكنّ تكلفته العالية واستهلاكه واحتمال إتلاف المعدن تجعل الأرغون غازًا متخصّصًا نادر الاستعمال في القطع بالليزر.
الهيليوم. له أدنى درجة غليان بين كلّ المواد المعروفة. وهو غير قابل للاشتعال، وغير سامّ، وغير قابل للانفجار. وموصليّته الحرارية أعلى من الأرغون — ما يسمح برفع السرعة وخفض الحرارة المنقولة إلى المعدن. ويُستعمل الهيليوم غالبًا في قطع المعادن الرقيقة حيث تُطلَب دقّة عالية.
ثاني أكسيد الكربون المسال (غاز نشط)
في القطع بالليزر — في حالتنا على الآلات الليفية — يُستخدم ثاني أكسيد الكربون نادرًا غازَ عمل، رغم أنّه يتفاعل ضعيفًا مع المعدن دون أن يُؤكسده. وثاني أكسيد الكربون أثقل من الهواء، فيُعزل المنصهر عن الجوّ بشكل موثوق. وهو بديل عند غياب الضاغط: أرخص من النيتروجين، وأغلى من الأكسجين. ويصلح للفولاذ المقاوم، والجودة أدنى بوضوح من النيتروجين. ويُضغط بصعوبة — فيدخل في الأسطوانة كمية أقلّ.
ويُستعمل في الحالات القصوى فقط، ولا يوصي به أيّ مُصنّع لمعدّات الليزر.
لماذا قطع النحاس الأصفر والنحاس بالليزر صعب إلى هذا الحدّ
- ضعف امتصاص إشعاع الليزر تحت الأحمر يُصعّب قطع هذه المعادن؛
- النحاس والنحاس الأصفر (سبيكة نحاس-زنك) عاكسان جيّدان (وبالتالي ماصّان رديئان) لضوء الليزر تحت الأحمر، لا سيّما في الحالة الصلبة؛
- النحاس النقي الصلب يعكس > 95 % من الأشعّة تحت الحمراء القريبة (طول الموجة ~1 ميكرومتر)؛
- تنخفض عاكسية النحاس والمعادن العاكسة الأخرى مع التسخين وتهبط حادًّا عند الانصهار (مثلًا < 70 % للنحاس المنصهر). وفي حالتها المنصهرة تمتصّ هذه المعادن طاقةً ليزرية أكبر بكثير.
نظرًا لارتفاع نزعة الأكسدة لمعادن مثل البرونز والنحاس الأصفر والألمنيوم، يجب أن يجري القطع بمعدّات الليزر مع تغذية بالغازات الخاملة.
تُهيّئ الغازات الخاملة في منطقة عمل الليزر بيئة تمنع دخول الأكسجين، فيُستبعد احتمال أكسدة هذه المعادن السريعة. وإذا جرى قطع الألمنيوم أو النحاس أو البرونز في بيئة أكسجين، فبسبب الأكسدة يخرج طرف القطع غير منتظم ومليئًا بالسحالة، ما يستوجب تشغيلًا ميكانيكيًا للحافة.
في الواقع العملي، يُستعمل في المصانع أكثر من غيره النيتروجين. فهو الأنسب اقتصاديًا، وعادةً ما يكفي للوصول إلى الجودة المطلوبة.
العوامل الواجب تحديدها ومراعاتها في تخطيط توريد الغازات
- نوع وسماكة مواد القطع (عوازل، معادن، وأيّ معادن بالضبط)؛
- وجود قمم استهلاك الغاز وعددها، وكذلك الاستهلاك في لحظات الحمل الذروي؛
- متوسّط استهلاك الغاز شهريًا؛
- ضغط التشغيل المُخطّط في نقطة استخدام الغاز (في رأس القطع)؛
- قُطر الفوهة؛
- هبوط الضغط أثناء الذروة بين مصدر الغاز (سواء أكان خزانًا كرايوجينيًا أم رامبة توزيع) ونقطة الاستخدام؛
- الحدّ الأدنى المتوقَّع من السائل في الخزان الكرايوجيني الذي يجب تركه لضمان تشغيل آمن ومتواصل؛
- تواتر توصيل الغاز خلال الشهر؛
- النموّ الإنتاجي المتوقَّع والحاجة المستقبلية للغاز.