INFLUENCE OF HEAT TREATMENT ON TORQUE APPLICATION IN A UNIVERSAL JOINT IMPACT SOCKET
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https://doi.org/10.56579/rei.v8i2.2698Keywords:
Universal Joint, SAE 4140, Heat Treatment, Torque, Fator de SegurançaAbstract
This scientific article addresses the analysis of a universal joint impact socket, used to tighten and loosen nuts and bolts under high torque in various industries, such as automotive, aviation, and manufacturing. The device used in the study is an impact socket with a 25.4 mm square drive in accordance with DIN 3121 and a 17 mm hexagonal drive. The socket features a universal joint capable of transmitting motion from an origin point to a destination point, using a cross (universal joint cross) to connect the input shaft (25.4 mm square drive) to the output shaft (17 mm hexagonal drive), allowing positioning flexibility in various directions without affecting the direction of rotation.
The material used in the project was SAE 4140 chromium-molybdenum steel, due to its good hardenability, mechanical strength, fracture resistance, and fatigue resistance. The objective of the study is to evaluate the torque transmission capacity as a function of the universal joint positioning (0°, 30°, and 45°), and to verify the influence of heat treatment on the safety factor, with a minimum value of 1.2 considered for this study.
To this end, torsion tests were performed at different positions and hardness levels, using SolidWorks software for solid model development and ANSYS software to perform finite element analysis. The results of the analyses showed that heat treatments and the position of the universal joint directly affect the socket's performance. The greater the angular misalignment between the shafts, the higher the stress acting on the cross and the lower the torque transmitted at the output; thus, the 45° angular constraint proved to be the most critical due to the reduction in transmitted torque and the increase in stress on the cross.
This study is important for improving the efficiency of impact sockets used in industries, ensuring greater reliability in the application of torque to high-demand nuts and bolts, as well as contributing to the reduction of failures and costs. With these results, this information can be applied to future impact socket designs, enabling improvements in their characteristics and performance.
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