激光火焰复合切割，通常指的是 “激光氧气切割” ，它是激光切割的一种主要工艺（另外两种是激光熔化切割和激光气化切割）。它不是指用“激光产生火焰”，而是指用激光作为热源，并辅以纯氧作为辅助气体，在切割过程中引发金属（主要是钢铁材料）的剧烈氧化燃烧反应（即“火焰”），利用化学反应热能来大幅提升切割能力的一种复合工艺。
下面我们从几个层面来详细解释其原理：
核心原理：激光 + 可控的金属燃烧
1. 激光的角色（点火与维持）：
· 高能量密度的激光束聚焦在工件表面，使被照射点金属的温度迅速升高到燃点（对于铁，约1350°C）。
· 激光束提供了一个持续、精确、高能量的热源，不仅点燃反应，更重要的是维持反应区域处于高温状态。
2. 氧气的角色（燃烧剂与清除剂）：
· 一股高压、高纯度的氧气流与激光束同轴喷射到被激光加热的金属点上。
· 达到燃点的铁（Fe）与氧气（O₂）发生剧烈的氧化放热反应（燃烧）： 4Fe + 3O₂ → 2Fe₂O₃ + 热量
· 这个反应释放出大量的热量（大约是激光自身能量的3-5倍！），这是“复合”能量的关键。这部分额外热量极大地增强了总的熔化/气化能力。
3. 复合协同过程：
· 预热与点火：激光先将局部金属加热到燃点。
· 燃烧放热：氧气注入，金属剧烈燃烧，产生远高于激光自身能提供的热量，迅速熔化甚至气化金属，并形成熔渣（主要为FeO和Fe₃O₄）。
· 吹除与成形：高压氧气流的另一个重要作用是，像“风刀”一样将反应生成的熔融金属氧化物（熔渣）从切缝中猛烈地吹除，形成干净、相对光滑的切割面。
· 持续进行：激光束在前方移动，持续预热新的区域，燃烧反应跟随激光焦点向前和向下传播，最终穿透工件并形成切割。
为何这种“复合”方式如此高效？（优势）
1. 切割厚板能力极强：对于碳钢（如低碳钢），激光氧气切割是切割中厚板（通常指6mm以上，可达30mm甚至更厚）性价比最高、速度最快的方法。纯激光熔化切割（如用氮气）需要完全依靠激光能量来熔化金属，面对厚板时显得力不从心。
2. 切割速度快：由于有金属燃烧反应的化学能加成，总能量输入远高于单一激光能量，因此切割速度显著快于同功率下的熔化切割。
3. 设备功率要求相对较低：要切割同样厚度的碳钢，激光氧气切割所需的激光器功率可以比纯激光熔化切割低很多，降低了设备成本和能耗。
4. 切割质量好：对于碳钢厚板，能获得垂直度好、挂渣较少（理想状态下）的切割面。
工艺特点与局限性
1. 材料选择性：
· 主要适用于活性金属：最典型、最理想的应用材料是碳钢。
· 不适用于不锈钢、铝、铜等：
· 不锈钢：其中的铬（Cr）等元素会形成高熔点的氧化物（如Cr₂O₃），阻碍氧化反应持续进行，且熔渣粘稠不易吹走，导致切割面粗糙、挂渣严重。
· 铝、铜：其氧化物（Al₂O₃, CuO）熔点远高于基体本身，会像一层硬壳覆盖表面，阻止反应继续进行，且对激光反射率高。
2. 切割面特征：
· 由于是氧化反应，切口表面会有一层氧化层（类似发蓝处理），且可能略显粗糙（相比氮气切割的亮面）。
· 底部可能会有轻微的挂渣，需要通过工艺参数优化来最小化。
3. 热影响区较大：剧烈的氧化反应会产生更多热量，导致工件热影响区比激光熔化切割更宽，工件整体热变形可能稍大。
与其他切割工艺的对比
· vs. 纯激光氮气切割（熔化切割）：
· 氮气切割：靠激光熔化金属，用高压氮气吹走熔融物。无氧化反应，切面光亮无氧化层，但速度慢、耗气量大、成本高，适合不锈钢、铝等，对厚碳钢不经济。
· 氧气切割：有氧化反应加成，速度快、成本低，适合碳钢，但切面有氧化层。
· vs. 传统火焰切割（氧乙炔切割）：
· 传统火焰：靠火焰预热，纯氧燃烧切割。预热慢、割缝宽、精度低、热变形大。
· 激光氧气切割：用高能激光精准、快速预热，割缝极窄（与激光光斑直径相当）、精度高、坡度小、热影响区小，是传统火焰切割的现代化、高精度升级版。
总结
激光火焰复合（激光氧气）切割机的核心原理，是利用高能激光束精确点燃并维持金属（铁）在纯氧环境中的剧烈燃烧反应，将激光的热能和金属氧化的化学能结合起来，实现“1+1>2”的切割效果。 它完美地结合了激光的高精度、高聚焦优势和氧气燃烧的高效、低成本优势，使其成为中厚碳钢板材切割领域不可替代的主流工艺。
