Foto-Doku: Herstellung eines Stahl-Armbrustbogens

[Zimmermo]

Hallo

Nachfolgend zeige ich in einer Foto- Doku die Herstellung eines Armbrustbogens aus Federstahl, warmgewalzt, 56Si7 (1.5026) nach DIN 4620, Zugfestigkeit 900- 1100 N/qmm. Hierbei handelt es sich um neues Material vom Stahlhändler.

Es ist generell von gebrauchten Blattfedern abzuraten denn es können sich schon kleine Haarrisse im Material befinden, die dann beim spannen des Bogens zu schwersten verletzungen führen können.
Weiterhin ist bei einer Blattfeder die Werstoffnummer nicht eindeutig zu bestimmen, daher ist die Wärmebehandlung an Hand des Stahlschlüssels fast ausgeschlossen.
]Diese Doku ist nicht zum nachmachen bzw. als Anleitung zu gebrauchen. Alle Nachbauten auf eigene Verantwortung bzw. auf eigene Gefahr.

]Bild 1
Konturen des Armbrustbogens auf dem Federstahl- Rohling 12x 50x 700mm mit einer vorher angefertigten Schablone anzeichnen.

Bild 2
Die Konturen werden mit einem Einhand- Trennschleifer und 1mm starken Trennscheiben ausgeschnitten.

Bild 3
zeigt den Rohbogen, aus Gründen der Wirtschaftlichkeit sind die Bogenenden noch nach unten geneigt. Diese werden dann nach oben gebogen. (heiß gebogen)

Bild 4
Der Bogen in der Draufsicht. dabei sieht man die verjüngung nach außen hin.

[klaus1962]

Mann, Mann, Mann ...
... wieviel kp soll, denn der Bogen kriegen ?
Dein Federstahl- Rohling 12x 50x 700mm ist ganz schön heftig.
Mein AB-Bogen hat bei 6x30x750mm schon 100kp (200#) auf 33cm Auszug

Gruß
Klaus

[Zimmermo]

Bild 5
hier habe ich mir aus Knete die Form für die eingerollten Bogenenden gemacht. Diese habe ich aber schon bevor ich die Schablone für den Rohling konstruiert habe,

Bild 6
Erhitzen in der Gasesse

Bild 7
Ausschmieden der Bogenenden

Bild 8
Hohldaumen fertig ausgeschmiedet

[Zimmermo]

@ Klaus

rechnerisch exakt 400 kg

Gruß Dieter

[Zimmermo]

Bild 9
dto

Bild 10
Bogenenden werden nach oben gebogen

Bild 11
Der Armbrustbogen erhält jetzt seine Biegung mit einener 50t Presse. Man beachte die Schablone, in die der Bogen im hei0en Zustand gepresst wird.

Bild 12
fertig geschliffen. Die Wärmebehandlung, spannungsarm glühen, härten anlassen auf 44 HRC wurde von einer Härterei übernommen.

[Theudebald2]

@Zimmermo

Mit Materialangabe und allen Arbeitsschritten - super !

Die Knetmassesimulation haben wir gemeinsam.

http://wernerdiebold.magix.net/public/bogen.htm

Du scheinst ja bestens ausgerüstet zu sein ?
Ich bin gespannt welche Zugkraft da zusammenkommt !

Gruß Theudebald

[Zimmermo]

@ Theudebald

Mit Materialangabe und allen Arbeitsschritten - super !
Freut mich wenns gefällt. Falls noch Fragen sind, einfach stellen.

Die Knetmassesimulation haben wir gemeinsam.
Das mit der Knetmasse mache ich schon mehrere Jahre bei komplizierten Schmiedearbeiten. dadurch hat man weniger Ausschuß bzw. es klappt dann auf Anhieb.

Übrigens eine Prima Hompage, wirklich sehr gut gelungen. Die beiden Armbruste sind echt Klasse, Respekt. Da kann ich meine erste in die Ecke stellen und den Mantel des Vergessens drüberhängen.

Gruß Dieter

[Galighenna]

Was hat denn das mit der Knetsimulation auf sich? Wie funktioniert das?

[Zimmermo]

@ Galighenna

Das ist eigentlich nichts anderes als die Abwicklung des Hohldaumens, aber nicht Papierstärke sondern in Orginalstärke.

Gruß Dieter

[Theudebald2]

@Zimmermo

Du bist doch auf dem besten Weg ,da wird weder verhängt noch weggestellt.
Ich bin schon gepannt auf weitere Bilder und Tests von Deiner Ersten !

Gruß Werner

[baschdler]

Interassante Doku ! Sie hat bei mir allerdings einige Fragen und Überlegungen aufgeworfen.

Zum Hohldaumen:

Ich habs geahnt, das Schmieden eines Hohldaumens scheint alles andere als provan zu sein. Ich hab´s zwar bislang nie ausprobiert, aber die Versuche, mit Knetmasse eine Abwicklung zu Formen, hab ich natürlich auch schon gemacht. Aber schon beim Formen mit Knetmasse wurde mir bewusst, daß eine saubere Abwicklung der Form nicht möglich war und das Material während des Schmiedens in einigen Bereichen gestreckt in anderen wiederum gestaucht werden müsste, um eine "ideale" Form zu erreichen, die an das heranreicht was man bei historischen Armbrusten in Museen sehen kann. Hat man die früher womöglich um einen Dorn geformt, welcher schon sehr genau der endgültigen Form des Hohlraums im Daumen entsprach ? Auf anderem Weg wäre ein Strecken des Materials ja gar nicht möglich. Auch scheint mir, bei dir, das Material im Bereich des Daumens noch recht stark/dick zu sein, was es auch noch mal deutlich schwieriger machen dürfte den Hohldaumen zu formen.

Die deflexe Formgebung:

War es üblich Stahlbögen so stark in Biegerichtung vor zu formen? Das wäre bei so starken/dicken Bögen durchaus denkbar, um auf eine brauchbare Standhöhe zu kommen und den Bogen darüber hinaus auch noch eine brauchbare Auszuglänge zu bescheren.
Andererseits widerspricht es meiner Vorstellung von Effizients. Wäre es nicht effizienter einen dünneren Bogen zu bauen, diesen aber gerade zu lassen, und so die höhere Vorspannung auf Standhöhe zu Nutzen. Gleichzeitig hätte man noch etwas Masse am Bogen eingespart, was ihn ein wenig schneller machen würde. Bei der Überlegung bin ich davon ausgegangen, daß beide Bögen bei gleichem max. Auszug die gleiche Zugstärke erreichen.

Gruß Martin

[Theudebald2]

@baschdler

Hat man die früher womöglich um einen Dorn geformt, welcher schon sehr genau der endgültigen Form des Hohlraums im Daumen entsprach ?

Also ich habe mir einen Dorn gemacht um welchen ich die Abwicklung geschmiedet habe.Ich weis nicht wie die
Experten das gemacht haben oder noch machen,kann mir aber nicht vorstellen,daß das nur mit Hammer und Amboß
geht -man kann sich da aber auch täuschen.
Unbedingt erforderlich ist die vorherige Herstellung der Abwicklung !

Gruß Theudebald

[Zimmermo]

@ baschdler,

Aber schon beim Formen mit Knetmasse wurde mir bewusst, daß eine saubere Abwicklung der Form nicht möglich war und das Material während des Schmiedens in einigen Bereichen gestreckt in anderen wiederum gestaucht werden müsste, um eine "ideale" Form zu erreichen, die an das heranreicht was man bei historischen Armbrusten in Museen sehen kann.

Und genau aus diesem Grund verwendet man die Knetmasse. Du mußt zuerst den Bogenquerschnitt in Bogenmitte bestimmen, dann errechnest du das Bogenende (ca. 36% Querschnitt von Bogenmitte. Das ist jetzt der Ausgangspunkt für die Materialdicke der Hohldaumen. Jetzt nimmst Du einen passenden Dorn und umwickest diesen und formst es, dann mittig aufschneiden und auseinanderklappen. das hört sich kompliziert an, ist aber ganz simpel. Beim schmieden selbst kommt der Dorn erst ganz zum Schluß dran, damit allel schön rund ist. Mit einiger Übung klappt es auch nur mit den Rundgesenken Bild 7 und 8.

Man sollte im klaren darüber sein, daß der Beruf des Schmiedes ein Lehrberuf ist mit drei Jahren Lehrzeit.

War es üblich Stahlbögen so stark in Biegerichtung vor zu formen? Das wäre bei so starken/dicken Bögen durchaus denkbar, um auf eine brauchbare Standhöhe zu kommen und den Bogen darüber hinaus auch noch eine brauchbare Auszuglänge zu bescheren.

Stimmt, 60 mm Standhöhe hätten auch gereicht.
Im Buch Armbruste in den Kunstsammlungen der Veste Coburg von Jens Sensfelder sind viele Armbrusten einschl. kompletter Bemaßung abgebildet, darin sind Standhöhen von teilweise 110mm.

Dieser Herr Sensfelder, das ist der Experte in Sachen Arbrustbau und Armbrustbogen schmieden. Ich hingegen bin nur ein kleiner Hobbyschmied, der versucht den widerspenstigen Stahl zu bändigen.

Wäre es nicht effizienter einen dünneren Bogen zu bauen, diesen aber gerade zu lassen, und so die höhere Vorspannung auf Standhöhe zu Nutzen.

Was soll das bringen? Du Hast den Mittelquerschnitt, davon an Bogenende 36% und das Ist die Grundlage wieviel Auszuggewicht der Bogen bringt.

Bei der Überlegung bin ich davon ausgegangen, daß beide Bögen bei gleichem max. Auszug die gleiche Zugstärke erreichen.

Falsch, der größere Bogen bringt 400kg und der kleinere ca. 340kg. Leider habe ich meine Berechnungen in meiner Werkstatt liegen, deshalb die ca. Angabe.

Gruß Dieter

[baschdler]

@zimmermo
Das mit dem dicken und dünnen Bogen hast du glaub ich missverstanden.

Stell dir vor du hättest deinen 400kp Bogen nicht, in plastischer Weiße mit der Presse "vorgebogen". Dann wäre es zwar unwarscheinlich, daß man ihn mit irgend einem transportablen Hilfsmittel auf die selbe max.Auszuggslänge Spannen kann, aber eben da liegt der Punkt auf den ich hinaus will. Er wäre eben deutlich stärker, weil auf dem Spannweg aus der Geraden bis zum selben Biegeradius im Vollauszug ,eben deutlich mehr Energie gespeichert würde. Es wäre allerdings warscheinlich das ein Bogen von 12mm Dicke sich dabei sogar im kalten Zustand dauerhaft verformt oder gar bricht.

Deswegen der Gedanke mit dem dünnern Bogen. Dabei hatte ich keinen bestimmten Bogen im Sinn. Ich weiss nichtmal genau wie dünn der Bogen sein müsste um bei gleicher max.Auszuglänge ebenfalls ca.400Kp zu erreichen. Aber generell ist ein dünnerer Bogen ja in einem kleineren Radius => grösserer Auszugweg, biegbar, ohne dabei überlastet oder zerstört zu werden.
Ergo müsstest du ihn auch nicht warm vorbiegen, sondern könntest aus dem längeren Federweg mehr Energie gewinnen.

Bei den Holzbogenbauern nutzt man diesen Effekt ebenfalls um die Effizienz von Bögen zu steigern hier wird der Bogen sogar reflex, also in Schussrichtung nach vorn, geformt. Damit das Material diesen größeren Weg an elastischer Verformung mitmacht, muss es allerding auch dünner gemacht werden. Aber das ist ebenfalls von Vorteil, da die Wurfarme dadurch ja leichter werden. Im Endeffekt hat man auf Standhöhe dann eine wesentlich größere Vorspannung bei idealer Weisse gleichem Zuggewicht bei Vollauszug.

Ist ja doch ne ganz schön lange Abhandlung geworden, - ich hoffe es wird trotzdem verständlich was ich sagen wollte.

Gruß Martin

Edit: "Standhöhe" meint den Zustand des Bogens mit aufgespannter, aber nicht ausgezogener Sehne.

[Zimmermo]

@ baschdler

jetzt wirds interessant, ich versuche es mal:

Nehmen wir ein stück Federstahl 12/50/700 unbearbeitet = 400kg Zugkraft
ein stück Federstahl 12/50/700 nach außen hin auf 36% verjüngt = 400kg Zugkraft

NR 2 ist eindeutig effektiver bei gleicher Zugkraft

Wenn wir jetzt von einem Werkzeugstahl 56SI7 ausgehen hat er eine Zugfestigkeit von 900- 1100N/qmm
dabei ist es jetzt egal, ob der Stahl gebogen, gerade oder reflex ist. Ich kann und darf den Bogen bis max. 400kg belasten.
Balste ich weiter, so wird er sich verbiegen oder schlimmstenfall brechen.

Jetzt zum Auszug, hier wird immer von 33cm gesprochen, das ist nicht korekt.

Wie alles auf der Welt gibt es immer zwei Möglichkeiten:
Erste Möglichkeit ist die rechnerische, ist aber kompliziert, leider habe ich meine Unterlagen in meiner Werkstatt.
Zweit Möglichkeit: Den Bogen einspannen und mit Hilfe einer Zugwaage auf 400kg anziehen, Auszug messen, fertg



Gruß Dieter