混合模糊AHP-WASPAS优化电子废弃物衍生铝合金的切削参数：推动可持续加工，以实现可持续发展目标和循环制造

《Scientific Reports》：Hybrid fuzzy AHP–WASPAS optimization of turning parameters for electronic waste-derived aluminum alloys: advancing sustainable machining in line with sustainable development goals and circular manufacturing

　　

摘要

本研究提出了一种针对废弃铝铜镁合金（添加二氧化锆ZrO?增强）的可持续加工优化框架。采用混合模糊层次分析法（Fuzzy Analytic Hierarchy Process）与加权聚合和积评估法（Weighted Aggregated Sum Product Assessment）相结合的框架，对车削参数进行了优化，包括切削速度11–42米/分钟、进给速度0.05–0.15毫米/转以及切削深度0.5–1.0毫米。评估了多种加工性能指标，包括表面粗糙度、材料去除率、刀具磨损、能耗、尺寸精度、单位切削能量和切屑体积。三种压铸合金分别由回收的金属废料制成：样品A含有91%的铝、4.5%的铜、1.8%的镁和2%的ZrO?；样品B含有87.3%的铝、4.9%的铜、1.8%的镁和6%的ZrO?；样品C含有82.5%的铝、5.5%的铜、2%的镁和10%的ZrO?。实验设计采用了D最优响应面方法（D-optimal Response Surface Methodology），并通过混合模糊层次分析法与加权聚合和积评估模型对加工方案进行了排序。最终确定样品B（含有6% ZrO?）为最优方案，因为它在表面质量、生产效率、刀具磨损、能耗、尺寸精度和材料利用率方面实现了最佳平衡。与未优化的基准条件相比，最优条件使表面光洁度提高了25%，材料去除率提高了30%，刀具磨损减少了15%。样品B的优异性能归因于ZrO?带来的晶粒细化效果、增强的增强体分散性、减少的团聚现象以及稳定的刀具-工件相互作用。尽管第3组实验在能源效率方面表现最佳，但由于最终决策基于多响应综合优化，它并未被选为最优方案。该框架为将废弃铝合金转化为高附加值的可加工复合材料提供了实用途径，同时符合可持续发展目标（SDG 9）和循环经济原则（SDG 12）的要求。