The Role of Assist Gas in Metal Laser Cutting

सहायक गैस (assist gas) का सिद्धांत

लेज़र बीम कट लाइन पर फ़ोकस होती है और धातु में प्रवेश करती है — पहले एक पियर्स होल (pierce) से शुरू होती है, फिर थर्मल क्रिया के माध्यम से कंटूर कटिंग जारी रहती है। साथ ही कट ज़ोन में को-एक्सियल रूप से एक सहायक गैस (प्रोसेस गैस / वर्किंग गैस) भेजी जाती है। यह पिघले धातु को कर्फ़ (kerf) से बाहर उड़ा देती है। चुनी गई गैस के आधार पर वह धातु से reaction कर सकती है या उसे ठंडा कर सकती है। धातु का एक भाग वाष्पीकृत हो जाता है।

कटिंग के दौरान लेज़र बीम के प्रभाव से कट ज़ोन की सामग्री पिघलती है, जलती है, वाष्पित होती है या गैस जेट से बाहर उड़ जाती है।

गैस की शुद्धता

स्वच्छ (उच्च-गुणवत्ता वाली) गैस उसी लेज़र पावर पर किनारे की गुणवत्ता और कटिंग गति को प्रभावित करती है। यदि गैस की क्वालिटी कम है, तो धातु मानक गति पर साफ़ नहीं कटेगी — high-alloy steels पर slag, scaling और रंग-परिवर्तन (discoloration) दिख सकते हैं।

गैस गुणवत्ता आम तौर पर मुख्य अणु के प्रतिशत के रूप में बताई जाती है। Nitrogen, oxygen और argon के लिए विशिष्ट शुद्धता 99 % और दशमलव के बाद कुछ अंक होती है — दशमलव के बाद जितने अधिक "9", purity उतनी अधिक। धातु जितनी मोटी होगी, गैस की शुद्धता उतनी अधिक होनी चाहिए।

औद्योगिक कंपनियाँ आम तौर पर 99.5 % या 99.7 % शुद्धता वाला technical oxygen उपयोग करती हैं। बहुत सारे "9" वाली ultra-pure gas के पीछे भागने की ज़रूरत नहीं — 99.99 % पर्याप्त है।

गैस का चयन सामग्री के प्रकार, शीट की मोटाई और बाद की operations पर निर्भर करता है। Nitrogen के साथ शुद्धता हमेशा सबसे प्राथमिक पैरामीटर नहीं होती; oxygen के साथ कटिंग में परिणाम सीधे उसकी शुद्धता पर निर्भर होते हैं।

गैस खपत के कारक

Fiber laser से धातु कटिंग में गैस की खपत इन पर निर्भर होती है:

• उपयोग की जाने वाली गैस का प्रकार;
• दबाव (pressure);
• सामग्री की मोटाई;
• नोज़ल (nozzle)।

लेज़र कटिंग के लिए गैसों के प्रकार

• Compressed air (gases का मिश्रण);
• Oxygen (active gas);
• Nitrogen (conditionally inert gas);
• Argon और Helium (असली inert gases);
• द्रवीकृत carbon dioxide (active gas)।

Cylinders का रंग-कोड

• Carbon dioxide — पीले अक्षरों वाला काला सिलेंडर;
• Oxygen — नीला सिलेंडर;
• Nitrogen — भूरे पट्टी वाला काला सिलेंडर;
• Argon — सफ़ेद पट्टी वाला काला सिलेंडर;
• Helium — भूरा;
• Compressed air — सफ़ेद अक्षरों वाला काला सिलेंडर।

गैस के भंडारण के रूप

• 40 या 70 L के cylinders — सर्वोत्तम विकल्प नहीं: इन्हें बार-बार बदलना पड़ता है।
• Cylinder pack (manifold) — होज़ से जुड़े सिलेंडर। लंबे समय तक चलते हैं, लेकिन रिफिल और परिवहन कठिन हैं और बहुत जगह लेते हैं।
• Cryogenic tank (gasifier) — बड़ी क्षमता वाला कंटेनर जिसमें गैस द्रवित अवस्था में रखी जाती है। यह पसंदीदा विकल्प है: गैस अधिक शुद्ध, खपत कम।
• Gas stations (on-site) — गैस का उत्पादन सीधे साइट पर करती हैं; बड़े प्लांट्स में।

Active और inert gases

Active gases. Carbon dioxide धातु को oxygen के संपर्क से बचाता है, जबकि oxygen oxidizing component के रूप में उपयोग होता है: यह धातु से reaction करता है और oxides बनाता है। चूँकि लगभग सभी धातुओं और मिश्रधातुओं की सतह पतले oxide film से ढकी होती है, गैस exothermic reaction में शामिल होती है — carbon steel कटिंग के लिए उपयुक्त।

Inert gases की reactivity लगभग शून्य होती है और वे exothermic reaction में शामिल नहीं होतीं। इससे oxidation रुकती है और high-alloy steels के edge और microstructure को corrosion व structural नुकसान से बचाया जाता है।

सहायक गैस के कार्य

1. पिघलाव हटाना (melt removal) कट ज़ोन से — मुख्य कार्य।
2. Edge cooling. अन्य कटिंग विधियों की तुलना में लेज़र कटिंग का एक प्रमुख लाभ thermal deformation का अभाव है। केवल कट ज़ोन तीव्र रूप से गर्म होता है; बाक़ी क्षेत्र deformation के लिए पर्याप्त गर्म नहीं होते। इसमें gas jet cooling का बड़ा योगदान है।
3. Plasma suppression. कट ज़ोन में gas jet plasma foci बनने नहीं देता, जो प्रक्रिया को अप्रत्याशित ढंग से बदल देता।
4. Optics protection. सही दिशा में जा रही गैस लेज़र optics को पिघले व वाष्पित धातु से बचाती है, जो उसे नुकसान पहुँचा सकती है।
5. Reactional कार्य — गैस पर निर्भर:
   • active gas exothermic reaction में जुड़ती है और कटिंग को तेज़ व अधिक कुशल बनाती है;
   • inert gas इसके विपरीत कट ज़ोन से हवा के reactive components को बाहर रखती है और edges को reaction से रोकती है।

Compressed air (Air)

हवा के स्थायी घटक: oxygen — 21 %, nitrogen — 78 %, inert gases (मुख्यतः argon) — 0.94 %; परिवर्तनशील घटक: carbon dioxide — 0.03 %, और impurities (water vapor, धूल, sulfur व nitrogen oxides, अन्य गैसें)।

चूँकि हवा में लगभग 78 % nitrogen होती है, सिद्धांत रूप में पतली शीट (आम तौर पर 3 mm तक) की कटिंग के लिए वह सहायक गैस के रूप में पर्याप्त है। सर्वोत्तम प्रभाव high-carbon alloys पर; low-carbon steel हवा के impurities और CO₂ से प्रतिक्रिया नहीं करनी चाहिए — उसके लिए nitrogen बेहतर है। लेकिन हवा को सही ढंग से सुखाया और फ़िल्टर किया जाना चाहिए।

Compressed air से आमतौर पर black steel, galvanized steel, brass और aluminum काटे जाते हैं।

Compressed air से किए गए cuts सर्वोत्तम स्थिति में मध्यम गुणवत्ता वाले होते हैं। हवा में लगभग 75 % nitrogen और 25 % oxygen (volume में) होती है, और oxygen सामग्री को oxidize कर सकती है, जिससे edge ख़राब हो जाता है। दूसरी ओर हवा oxygen की हल्की "burn" प्रभाव और nitrogen की उच्च गति को मिलाती है — एक तरह से दोनों दुनियाओं का सर्वोत्तम लेती है। हालाँकि आप oxygen की वजह से कट पर हल्की पीली शेड देखेंगे। यदि बड़े स्तर पर post-processing की योजना है, तो compressed air की सिफारिश नहीं की जाती।

यह सबसे किफ़ायती होने के बावजूद, इसके साथ कई गंभीर समस्याएँ हैं।

वायुमंडलीय हवा compressor द्वारा आपूर्ति की जाती है, जो line में आवश्यक pressure बनाए रखता है। Compressed air के साथ effective filtration अनिवार्य है।

तेल के अंश और पानी की बूँदें लेज़र हेड के protective glass पर जमती हैं, उसकी पारदर्शिता कम करती हैं। प्रकाश-संचरण तेज़ी से घटता है और glass को बदलना पड़ता है। हवा compressors से नमी और तेल की बूँदें ले आती है — यह हवा को दूषित करती है, protective lens को नुकसान पहुँचाती है और सबसे ख़राब स्थिति में laser head को। glass के अलावा पूरी air line दूषित होती है। इसे रोकने के लिए कठोर, बिना समझौते की filtration ज़रूरी है।

हवा में काटने पर stainless steel का क्या होता है

Stainless steel मज़बूत और agressive बाहरी वातावरण के प्रति प्रतिरोधी है। Black steel के विपरीत, हवा और नमी के संपर्क में आने पर वह आसानी से corrosion नहीं करती — कम से कम उन परिस्थितियों में जिनके लिए विशिष्ट stainless steel का grade डिज़ाइन है। यह alloying additions की वजह से होता है, जिनमें मुख्य है chromium।

Chromium की समस्या यह है कि वह वायुमंडलीय हवा में हमेशा मौजूद carbon dioxide के साथ reaction कर सकता है। सिद्धांत रूप में सामान्य परिस्थितियों में भी प्रतिक्रिया करता है — लेकिन इसकी गति इतनी कम है कि मानव जीवनकाल में कोई परिवर्तन देखने को नहीं मिलता। पर लेज़र कटिंग के दौरान, गर्म अवस्था में, chromium तुरंत carbon dioxide से reaction करता है।

परिणाम:

• बनने वाले chromium carbide के दाने part की मज़बूती कम कर देते हैं — सघन, मज़बूत metallic bonds वाले object में ऐसे inclusions आ जाते हैं जो इन bonds को support नहीं करते। बहुत सारे कमज़ोर links बनते हैं।
• इस तरह bond हुआ chromium अपने alloying गुण निभाना बंद कर देता है। उच्च-गुणवत्ता का stainless steel ऐसे काम करता है मानो "आधा chromium store-keeper ने चुरा लिया हो" — यानी उन परिस्थितियों में अचानक रस्ट खाने लगता है जहाँ उसे नहीं खाना चाहिए था।

यदि आप titanium को वायुमंडलीय हवा में काटना शुरू करते हैं — सामग्री ख़राब हो जाएगी। हवा को शुद्ध argon से बदलना होगा।

Oxygen (O₂)

Oxygen रासायनिक रूप से active gas है, जो iron oxidation की exothermic reactions में शामिल होती है। यह catalyst के रूप में कार्य करती है और कट ज़ोन में लगभग 40 % अतिरिक्त ऊर्जा जोड़ती है। कम viscosity वाले oxides बनते हैं। Oxygen oxidation reaction को तेज़ करती है: पहले पिघली जगह को oxidize करती है, फिर सामग्री के अवशेष हटाती है।

Oxygen cutting प्रक्रिया धातु की क्षमता पर आधारित है — steel के melting point के निकट तापमान तक गर्म करने पर technically pure oxygen की जेट में जलना। यह include करती है:

1. धातु को oxygen jet में ignition temperature तक preheat करना;
2. धातु का दहन (burning);
3. oxides और पिघले धातु के कणों को oxygen jet से बाहर उड़ाना।

कट की शुरुआत में preheating temperature धातु के द्रव्यमान (मोटाई) और मुख्यतः रचना पर निर्भर है: जितना अधिक mass और alloying elements, उतना उच्च तापमान। Oxygen purity और तापमान के साथ oxidation की तीव्रता बढ़ती है। Oxides (slag) का blowing out धातु के oxidation के साथ ही शुरू होता है।

इस प्रकार oxygen केवल पिघलाव बाहर नहीं उड़ाती — laser radiation के साथ-साथ laser से गर्म ज़ोन से धातु को पिघलाने और बाहर निकालने में भी भाग लेती है। इसलिए oxygen से कटिंग के समय gas pressure setting, साथ ही power, speed और focus position का चयन सावधानी से करना चाहिए।

पतली शीट (3 mm तक) कटिंग के लिए oxygen और nitrogen दोनों उपयोग किए जा सकते हैं। पतले material पर oxygen के साथ laser power, nitrogen की तुलना में कम होनी चाहिए, ताकि edge burn की संभावना कम रहे, लेकिन nitrogen की तुलना में cutting speed भी कम हो जाती है।

99.5 % oxygen से पतली धातुओं की कटिंग की गति और गुणवत्ता compressed air के समान होती है, और मोटी शीट (10 mm से अधिक) के लिए ऐसा oxygen उपयुक्त नहीं है।

चूँकि oxygen एक active gas है, इसे nitrogen या air की तुलना में कम pressure पर उपयोग किया जाता है, जिससे खपत कम होती है। Oxygen के साथ काम करते समय pressure के सटीक नियंत्रण की आवश्यकता है: धातु को पियर्स करने के बाद pressure बढ़ाना ज़रूरी है, अन्यथा कटिंग के दौरान पिघले धातु के छींटे मिलेंगे। Oxygen से कटिंग pressure आमतौर पर 1 bar से अधिक नहीं होता, और nitrogen पर लगभग 20 bar तक होता है। Oxygen का उपयोग nitrogen से अधिक economical है।

Oxygen का उपयोग आम तौर पर low- और medium-alloy steels के लिए किया जाता है, सिवाय उन parts के जिनके cut edges बाद में पेंट होने हैं। Oxygen के साथ focal distance कम होता है, और beam focus आमतौर पर steel की top surface पर होना चाहिए।

दिलचस्प बात — oxygen के उपयोग में, nitrogen के विपरीत, मोटाई बढ़ाने पर oxygen का pressure घटाना चाहिए, बढ़ाना नहीं — ताकि बहुत तीव्र exothermic reactions न हों, जो नियंत्रण से बाहर हो जाएँ और cut व पूरी workpiece बिगाड़ दें। आमतौर पर 12 mm से अधिक steel की मोटाई पर oxygen pressure 1 bar से अधिक नहीं चाहिए। साथ ही इतने कम pressure में एक अप्रिय परिणाम भी छिपा है: इस स्थिति में pressure में छोटे-छोटे बदलाव भी कट की uniformity पर ध्यान देने योग्य प्रभाव डाल सकते हैं — इन अनचाहे बदलावों को रोकने के लिए विश्वसनीय pressure regulators का उपयोग किया जाना चाहिए।

Oxygen cutting के अपने नुक़सान हैं: oxidizer का प्रभाव edges पर भी फैलता है, जो अत्यंत अवांछनीय है। यदि parameters सटीक हों, तो black और low-alloy steel की प्रोसेसिंग में यह side-effect न्यून किया जा सकता है। Stainless steel की कटिंग में प्रक्रिया को नियंत्रित करना काफ़ी कठिन है। उच्च तापमान और oxygen की अधिक concentration के प्रभाव में edge की धातु oxidize होती है और बस जल जाती है, साथ ही material के burn-through की संभावना बहुत अधिक है। इसके अनुसार धातु अपनी मुख्य संपत्ति खो देती है — corrosion का प्रतिरोध। यानी oxygen वातावरण में stainless steel की laser cutting उच्च-गुणवत्ता cut नहीं देती और edge की धातु को stainless से "रस्ट होने वाले" steel में बदल देती है।

Aluminum की laser cutting के लिए oxygen का उपयोग rough cutting edge देता है। साथ ही यदि आपके लिए कट क्षेत्र में असमान edges और oxide layer का बनना critical नहीं है (यह parts की powder coating में समस्या होगी), तो बेझिझक oxygen का उपयोग करें।

Copper के piercing और cutting में cutting gas के रूप में आमतौर पर high pressure oxygen का उपयोग होता है।

Aluminum को काटते समय oxygen क्या कर सकती है? लेज़र कटिंग की मुख्य गुणवत्ता — cut के साफ़ और सीधे edges — को बिगाड़ सकती है। Aluminum को oxygen में काटने पर edges असमान, burrs से भरे होते हैं। पहले aluminum को फिर भी oxygen में काटा जाता था क्योंकि machines की पावर कम पड़ती थी — फिर edges को mechanically process करते थे ताकि उनकी गुणवत्ता ठीक की जा सके। पर mechanical processing से production स्वाभाविक रूप से लंबा और महँगा हो जाता था। अब इसकी आवश्यकता नहीं — machines शक्तिशाली हैं, nitrogen का उपयोग कर तुरंत quality cut प्राप्त किया जा सकता है।

Nitrogen (N₂)

यह गैस conditionally inert मानी जाती है, laser cutting के लिए nitrogen का उपयोग 99.5 % से शुरू होने वाली purity पर हो सकता है। Nitrogen और अन्य inert gases exothermic reactions उत्पन्न नहीं करतीं। Conditionally inert इसलिए कि nitrogen molecule के triple bond को तोड़ना आसान नहीं है, इसलिए nitrogen हर चीज़ के साथ तुरंत reaction में नहीं जाती। पर सिद्धांत रूप में उसके अणु अन्य पदार्थों के साथ reaction कर सकते हैं। और, उदाहरण के लिए, titanium को काटते समय यह critical होता है — titanium nitride के अणु बनते हैं, जो उतना ही material की मज़बूती को बिगाड़ते हैं, जितना chromium carbides stainless को बिगाड़ते हैं।

इसलिए titanium को argon में काटा जाता है — असली inert gas, जिसके atoms "आत्मनिर्भर" हैं और reactions में नहीं जाते।

वायुमंडलीय हवा में nitrogen की मात्रा 70 % से अधिक है, इसलिए इसे प्राप्त करना आसान है। Argon के विपरीत, यह अन्य पदार्थों से जुड़ता है, रासायनिक reactions में भाग लेता है। उसे inert इसलिए मानते हैं कि वह oxidizer नहीं है, nitrogen माहौल में combustion और plasma formation नहीं होता।

इसमें cut zone में धातु की cooling और पिघलाव के प्रभावी निकालने में योगदान होता है। Nitrogen की मदद से मुख्यतः ये material काटे जाते हैं: stainless steel, high-alloy steel, nickel, aluminum।

Nitrogen से black metals की भी प्रोसेसिंग की जा सकती है, पर यहाँ यह oxygen से productivity में काफ़ी पीछे है। Oxygen से होने वाली oxidation प्रक्रिया को नज़रअंदाज़ किया जा सकता है क्योंकि stainless properties शुरू से नहीं थीं, और बचाने को कुछ है ही नहीं।

कुछ ऐसे materials हैं जिन्हें nitrogen से quality cut नहीं किया जा सकता, oxygen की तो बात ही छोड़ें। उनमें से एक — कुछ क्षेत्रों में काफ़ी common titanium है। Nitrogen में inertness कम है, यह titanium से reaction करती है, और अंत में titanium टूटना शुरू होता है, अपनी properties और structure बदलता है। इस स्थिति में अधिक neutral गुणों वाली gas चाहिए — argon। यह किसी भी material से interact नहीं करती।

Nitrogen के साथ stainless steel की laser cutting के फायदे:

• cut क्षेत्र में stainless steel की संरचना और रासायनिक संरचना में परिवर्तन नहीं होता;
• पतली शीट metal में quality cutting और hole perforation की संभावना;
• आदर्श cutting और perforation accuracy, साथ ही thermal और mechanical deformation के अभाव से parts का उपयोग आगे की assembly के chरणों में अतिरिक्त mechanical processing के बिना संभव है।

Nitrogen क्यों उपयोग की जाती है:

• Stainless steel. High-temperature processing के दौरान oxygen की थोड़ी सी मात्रा भी edge के oxidation और product की anti-corrosion properties के नुकसान का कारण बनती है। Nitrogen वातावरण में chromium युक्त protective oxide film क्षतिग्रस्त नहीं होती, stainless की properties को बनाए रखती है;
• Galvanized surfaces, सहित zinc-coated। Nitrogen के साथ कटिंग protective layer को नुकसान से बचाती है;
• Painted surfaces. सहायक गैस के रूप में nitrogen scaling से बचाती है और अतिरिक्त final processing की आवश्यकता को न्यून करती है;
• Painting के लिए नियत cut edges. Nitrogen के साथ कटिंग edge पर oxides बनने से रोकती है, जो surface से कमज़ोर bonding के कारण powder painting की गुणवत्ता बिगाड़ती हैं;
• Aluminum और non-ferrous metals. इन materials में oxygen का प्रयोग cutting speed पर असर नहीं डालता, और nitrogen वातावरण में cut quality अधिक होती है।

Brass के लिए nitrogen cutting gas उपयुक्त है।

तो, यदि आप पतली steels की कटिंग की योजना बना रहे हैं, आपके लिए speed और quality महत्वपूर्ण है, और गैस की खपत के कारण उच्च cost चिंता का विषय नहीं है — आपको nitrogen चुनना चाहिए।

Nitrogen के उपयोग में laser focus शीट की पीछे की सतह के निकट होना चाहिए। नतीजतन cut अधिक चौड़ा होता है, और इसमें अधिक compressed nitrogen की आपूर्ति होती है। आमतौर पर 1.5 mm या अधिक diameter वाले nozzles का उपयोग किया जाता है।

Argon (Ar) और Helium (He)

असली inert gases — जैसे argon और helium — न केवल oxidation में भाग नहीं लेतीं, बल्कि cutting में पिघले material के साथ बिल्कुल reaction नहीं करतीं। और तदनुसार cut zone से उन सभी gases को विस्थापित कर देती हैं, जो उससे react कर सकती थीं।

लेज़र कटिंग में अधिकांश धातुओं के लिए यह केवल आवश्यक नहीं है। यदि aluminum के पास nitrogen के साथ react करने का अवसर हो तो कुछ ख़राब नहीं होगा। लेकिन, उदाहरण के लिए, titanium…

याद दिलाएँ कि titanium को सही ही सबसे difficult to process material में से एक माना जाता है। यह stainless steel से थोड़ा कठोर है, इसलिए आप stainless steel के समान मोटाई का titanium नहीं काट पाएँगे। दिलचस्प बात — titanium stainless steel से लगभग 40 % हल्का है।

Titanium को अन्य gases में काटते समय न केवल अनावश्यक oxides बन सकते हैं, जो cut की quality बिगाड़ते हैं, बल्कि titanium-nitrogen यौगिक भी बन सकते हैं। वे बढ़ी हुई fragility से अलग होते हैं — और उन्हें वहाँ नहीं होना चाहिए। तो nitrogen में titanium नहीं काटी जा सकती। लेकिन असली inert gases में काटी जा सकती है। साथ ही stainless steel और aluminum की कटिंग के लिए भी अक्सर inert gases का उपयोग होता है, वे oxidation रोकती हैं और cut की clean तथा smooth surface प्रदान करती हैं।

हालाँकि ये inert gases nitrogen की तुलना में काफ़ी महँगी हैं — इसलिए उनका उपयोग केवल उन मामलों में किया जाता है जहाँ वास्तव में उनके बिना नहीं हो सकता।

Argon:

• हवा में मात्रा: 0.9 % volume में और 1.3 % mass में;
• सामान्य परिस्थितियों में density: 1.78 kg/m³;
• क्वथनांक (boiling point): −186 °C।

Argon — inert gas, जो अधिकांश धातुओं से react नहीं करती और रासायनिक reaction में नहीं जाती। Argon से धातु कटिंग के लाभों में से एक — परिणामी सतह पर oxidation reaction का अभाव।

इसलिए धातु कटिंग के लिए argon का उपयोग cut की उच्च purity और precision सुनिश्चित करता है। साथ ही argon समतल और smooth edges प्राप्त करने में मदद करती है, जो विशेष रूप से पतली metal sheets की प्रोसेसिंग में महत्वपूर्ण है।

Argon और helium fiber laser कटिंग में बहुत कम उपयोग होती हैं। इस gas की specific heat capacity अधिक है, मतलब यह laser cutting से heat absorb कर सकती है।

यह cut क्षेत्र में local hardening और तेज़ cooling का कारण बन सकती है, जो material को नुकसान पहुँचा सकती है। इसलिए इसका उपयोग केवल उन धातुओं के लिए विकल्प के रूप में किया जाता है, जो nitrogen के साथ react कर सकती हैं।

Argon न केवल oxidation में भाग नहीं लेती, बल्कि कटिंग में पिघले material के साथ बिल्कुल react नहीं करती। और तदनुसार cut zone से उन सभी gases को विस्थापित कर देती है, जो उससे react कर सकती थीं।

Argon से कटिंग विभिन्न मोटाई और संरचना की धातुओं को process करने की अनुमति देती है, जिसमें stainless steel, aluminum, alloyed metals और अन्य सामग्री शामिल हैं। लेकिन उच्च cost, खपत और metal को नुकसान की संभावना argon को laser cutting के लिए दुर्लभ, specific gas बनाती है।

Helium. इसका boiling point सभी ज्ञात पदार्थों में सबसे कम है। Helium ज्वलनशील नहीं है, विषाक्त नहीं है, विस्फोटक नहीं है। Helium की thermal conductivity argon से अधिक है, यह speed बढ़ाने और metal में heat input कम करने की अनुमति देती है। Helium को अक्सर पतली धातुओं की कटिंग में उपयोग किया जाता है, जहाँ उच्च precision की आवश्यकता है।

द्रवीकृत Carbon dioxide (active gas)

Laser cutting में, हमारे मामले में fiber optic machines में, carbon dioxide working gas के रूप में बहुत कम उपयोग होती है, हालाँकि यह gas धातु के साथ कमज़ोर react करती है, धातु को oxidize नहीं करती। Carbon dioxide हवा से भारी है, जिससे यह पिघले धातु को हवा से contact से विश्वसनीय रूप से isolate करती है। ऐसी गैस compressor के अभाव का विकल्प है, यह nitrogen से सस्ती है, पर oxygen से महँगी। Stainless steel की कटिंग के लिए उपयुक्त, गुणवत्ता निश्चित रूप से nitrogen से कम है। Gas खराब compress होती है, cylinder में कम gas बैठती है।

ऐसी gas का उपयोग चरम मामलों में होता है, और इसकी सिफारिश किसी भी laser equipment निर्माता द्वारा नहीं की जाती!

क्यों brass और copper की laser cutting इतनी कठिन है

• Infrared laser radiation का कम absorption इन धातुओं की कटिंग को कठिन बनाता है;
• Copper और brass (copper-zinc alloy) infrared (IR) laser प्रकाश के अच्छे reflectors (और इसलिए ख़राब absorbers) हैं, विशेष रूप से solid state में;
• Solid state में शुद्ध copper near-IR radiation का > 95 % reflect करती है (तरंगदैर्ध्य ~1 μm);
• Copper और अन्य reflective metals की reflectivity gas के गर्म होने पर कम होती है और material के पिघलने पर तेज़ी से गिरती है (उदाहरण के लिए, पिघले copper के लिए < 70 % तक)। ये धातुएँ पिघली अवस्था में काफ़ी अधिक laser energy absorb करती हैं।

Bronze, brass और aluminum जैसी धातुओं की oxidation की उच्च प्रवृत्ति के कारण laser equipment पर cutting inert gases की आपूर्ति के साथ की जानी चाहिए।

Inert gases laser के कार्य क्षेत्र में ऐसी environment बनाती हैं, जो oxygen के प्रवेश को रोकती है, जो इन धातुओं के तेज़ oxidation की संभावना को बाहर करती है। यदि aluminum, copper या bronze की laser cutting oxygen environment में की जाए, तो oxidation प्रक्रिया के कारण cut edge असमान और burrs के साथ बनेगा, जो cut edge के mechanical processing की आवश्यकता पैदा करेगा।

व्यवहार में production में सबसे अधिक nitrogen gas का उपयोग होता है। यह आर्थिक दृष्टि से सबसे उपयुक्त है। आमतौर पर इसका उपयोग आवश्यक cut quality प्राप्त करने की अनुमति देता है।

गैसों की delivery की योजना बनाते समय निर्धारित करने और ध्यान में रखने के factors

• कटिंग के लिए materials का प्रकार और मोटाई (dielectrics, धातुएँ, कौन सी धातुएँ);
• gas consumption के peaks की उपस्थिति और संख्या, साथ ही peak loads के समय खपत;
• महीने में औसत gas खपत;
• gas के उपयोग बिंदु (cutting head में) पर planned working pressure;
• nozzle का व्यास;
• peak load के दौरान gas source (चाहे यह cryogenic container हो या gas-discharge ramp) और उपयोग बिंदु के बीच pressure drop;
• सुरक्षित और निर्बाध operation सुनिश्चित करने के लिए cryogenic container में छोड़े जाने वाले अनिवार्य न्यूनतम तरल की अपेक्षित मात्रा;
• महीने के दौरान gas delivery की आवृत्ति;
• production में अपेक्षित वृद्धि और gas की आवश्यकता।