Matematyka – 120 h
Podstawowe pojęcia z logiki i teorii mnogości. Rachunek różniczkowy funkcji jednej zmiennej. Elementy algebry liniowej. Elementy rachunku macierzowego. Elementy geometrii analitycznej. Rachunek całkowy. Rachunek różniczkowy funkcji wielu zmiennych. Elementy teorii pola wektorowego. Równania różniczkowe zwyczajne. Szeregi funkcyjne: potęgowe i Fouriera. Statystyka matematyczna. Planowanie eksperymentu.
Efekty nauczania – umiejętności i kompetencje:
matematycznego opisu zjawisk; formułowania modeli matematycznych i ich rozwiązywania.
Fizyka – 60 h
Zasady dynamiki układów punktów materialnych. Elementy mechaniki relatywistycznej. Podstawowe prawa elektrodynamiki i magnetyzmu. Elementy optyki geometrycznej i falowej. Elementy optyki relatywistycznej. Podstawy akustyki. Mechanika kwantowa i budowa materii. Fizyka laserów. Podstawy krystalografii. Metale i półprzewodniki.
Efekty nauczania – umiejętności i kompetencje:
pomiaru podstawowych wielkości fizycznych; analizy zjawisk fizycznych; rozwiązywania problemów technicznych w oparciu o prawa fizyki.
Chemia – 90 h
Układ okresowy pierwiastków, konfiguracja elektronowa atomów. Wiązania chemiczne. Budowa i właściwości pierwiastków i związków nieorganicznych. Budowa, klasyfikacja i właściwości związków organicznych. Związki kompleksowe. Opis i mechanizmy reakcji chemicznych. Właściwości gazów, cieczy i ciał stałych. Roztwory, roztwory elektrolitów. Podstawy termodynamiki chemicznej, termochemia. Równowaga termodynamiczna – równowaga chemiczna (stała równowagi), równowagi fazowe. Podstawy elektrochemii – transport jonów w roztworach elektrolitów, elektroliza, ogniwa. Kinetyka chemiczna – w układach jedno- i wielofazowych, kataliza. Termodynamiczny opis właściwości powierzchni – adsorpcja powierzchniowa. Koloidy.
Efekty nauczania – umiejętności i kompetencje:
rozumienia przemian chemicznych i ich znaczenia w procesach przemysłowych – metalurgicznych.
Nauka o materiałach – 90 h
Materia i jej składniki. Materiały techniczne: naturalne (drewno) i inżynierskie (metalowe, polimerowe, ceramiczne, kompozytowe) – struktura, własności, zastosowania. Zasady doboru materiałów inżynierskich. Podstawy projektowania materiałowego. Źródła informacji o materiałach inżynierskich, ich własnościach i zastosowaniach. Umocnienie metali i stopów oraz kształtowanie ich struktury i własności metodami technologicznymi (krystalizacja, odkształcenie plastyczne, rekrystalizacja, obróbka cieplno-plastyczna, przemiany fazowe podczas obróbki cieplnej, dyfuzja, pokrycia i warstwy powierzchniowe). Warunki pracy i mechanizmy zużycia i dekohezji (własności mechaniczne, odporność na: pękanie, zmęczenie i pełzanie, korozję, zużycie trybologiczne). Stale, odlewnicze stopy żelaza, metale nieżelazne i ich stopy. Materiały spiekane i ceramiczne. Szkła i ceramika szklana. Materiały polimerowe i kompozytowe. Nowoczesne materiały funkcjonalne i specjalne. Metody badania materiałów. Podstawy komputerowej nauki o materiałach. Zastosowanie technik komputerowych w inżynierii materiałowej. Znaczenie materiałów inżynierskich w technice.
Efekty nauczania – umiejętności i kompetencje:
doboru materiałów do zastosowań technicznych pod kątem kształtowania ich struktury i własności.
Metalurgia i przetwórstwo metali
Podstawy mineralogii. Surowce hutnicze i ich przetwórstwo. Surowce wtórne jako ekologiczne materiały wsadowe. Procesy redukcyjne. Procesy ekstrakcyjne. Procesy rafinacyjne. Metalurgia żelaza i stali. Metalurgia metali nieżelaznych. Metalurgia metali lekkich. Metalurgia metali wysokotopliwych. Stopy żelaza. Stopy metali nieżelaznych. Standaryzacja gatunkowa w metalurgii. Odlewnictwo – tworzywa odlewnicze, materiały na formy, odlewanie w formach jednokrotnego użycia i w formach trwałych, odlewanie i kształtowanie ciągłe. Piece i urządzenia odlewnicze, mechanizacja procesów odlewniczych. Kształtowanie plastyczne – rodzaje. Urządzenia i technologie walcowania. Walcowanie prętów i kształtowników. Walcowanie blach na zimno i na gorąco. Wytwarzanie rur. Kucie swobodne i matrycowe. Ciągnienie drutów, prętów i rur. Podstawowe operacje tłoczenia. Piece i urządzenia metalurgiczne, odlewnicze i do przetwórstwa stopów metali. Mechanizacja i automatyzacja procesów metalurgicznych. Aspekty ekologiczne metalurgii i odlewnictwa.
Efekty nauczania – umiejętności i kompetencje:
projektowania technologii metalurgicznych i ich stosowania w celu wytwarzania materiałów inżynierskich.
Termodynamika techniczna i technika cieplna
Gazy doskonałe, półdoskonałe i rzeczywiste. Zasady termodynamiki. Równania termiczne i kaloryczne. Przemiany termodynamiczne odwracalne i nieodwracalne. Mieszanie dławienie i skraplanie gazów. Obiegi termodynamiczne. Sprawność obiegów termodynamicznych, silniki cieplne, pompy ciepła, ziębiarki. Egzergia, bilanse egzergetyczne. Podstawowe mechanizmy wymiany ciepła – przewodzenie, konwekcja i promieniowanie ciał stałych i gazów. Podstawowe zagadnienia energetyczne – rodzaje energii, bilanse energetyczne, nośniki energetyczne. Spalanie paliw – teoretyczne podstawy procesu spalania, rodzaje paliw i ich własności, ciepło spalania i wartość opałowa. Zasady obliczania parametrów procesu spalania. Kinetyka spalania paliw stałych, ciekłych i gazowych. Komory spalania i palniki. Zasady przepływu gazów – teoria podobieństwa hydrodynamicznego, kryteria przepływu, rodzaje przepływu, równania ciągłości strugi, tarcie podczas przepływu, straty ciśnienia, zasady pomiaru natężenia przepływu medium, rurki spiętrzające, zwężki i dysze. Charakterystyka układów przepływowych – opory przepływu: hydrauliczne, miejscowe i hydrostatyczne. Wentylatory – charakterystyka. Wymienniki ciepła. Niekonwencjonalne źródła energii, pompy ciepła. Urządzenia energetyczne w metalurgii, odlewnictwie i przetwórstwie stopów metali.
Efekty nauczania – umiejętności i kompetencje:
stosowania zasad termodynamiki do opisu zjawisk fizycznych i modelowania matematycznego procesów cieplnych; stosowania zasad techniki cieplnej; projektowania i eksploatacji urządzeń energetycznych.
Metodyka badania materiałów
Analiza i mikroanaliza chemiczna. Badania własności mechanicznych i wytrzymałościowych materiałów. Analiza termiczna i dylatometryczna. Badania makro- i mikrostruktury. Mikroskopia optyczna. Mikroskopia skaningowa. Transmisyjna mikroskopia elektronowa. Rentgenografia. Analiza obrazu. Stereologia i faktografia ilościowa. Metody badania własności fizykochemicznych materiałów. Defektoskopia i metody badań nieniszczących.
Efekty nauczania – umiejętności i kompetencje:
stosowania metod analitycznych w badaniach materiałów – głównie w metalurgii; posługiwania się aparaturą badawcza; oceny struktury i własności metali i stopów metali.
Mechanika techniczna z wytrzymałością materiałów
Statyka, kinematyka i dynamika punktu i układu punktów materialnych. Równowaga układów płaskich i przestrzennych (wyznaczanie niewiadomych wielkości podporowych). Analiza statyczna belek, słupów, ram i kratownic. Kinematyka i elementy dynamiki bryły sztywnej. Ruch złożony. Przyśpieszenie Coriolisa. Naprężenia dopuszczalne, nośność graniczna i związki między stanem odkształcenia i naprężenia. Hipotezy wytężenia. Układy liniowo-sprężyste. Analiza wytrzymałościowa płyt i powłok cienkościennych. Elementy mechaniki płynów. Podstawy mechaniki komputerowej.
Efekty nauczania – umiejętności i kompetencje:
stosowania technik komputerowych w mechanice technicznej; rozwiązywania problemów technicznych w oparciu o prawa mechaniki klasycznej; modelowania zjawisk i układów mechanicznych.
Grafika inżynierska i projektowanie inżynierskie
Elementy maszynoznawstwa. Klasyfikacja maszyn. Rzut prostokątny. Geometryczne kształtowanie form technicznych. Normalizacja i unifikacja zapisu konstrukcji. Odwzorowanie i wymiarowanie elementów maszyn. Schematy i rysunki złożeniowe. Graficzne przedstawianie połączeń elementów maszyn. Oznaczanie cech powierzchni elementów maszyn. Wprowadzanie zmian. Podstawy komputerowego wspomagania projektowania (CAD – Computer Aided Design). Proces konstruowania i wytwarzania maszyn. Tolerancje i pasowania, chropowatość powierzchni, odchyłki kształtu i położenia. Połączenia nierozłączne i rozłączne. Łożyska i łożyskowanie. Osie i wały. Mechanizmy śrubowe. Sprzęgła. Hamulce. Przekładnie cierne, pasowe, z paskiem zębatym, łańcuchowe i zębate. Procesy i systemy eksploatacji – niezawodność i bezpieczeństwo, diagnostyka techniczna maszyn. Techniki komputerowe w budowie i eksploatacji maszyn.
Efekty nauczania – umiejętności i kompetencje:
projektowania i wykonywania obliczeń wytrzymałościowych; graficznego przedstawiania elementów maszyn i układów mechanicznych z zastosowaniem komputerowego wspomagania projektowania maszyn.
Elektrotechnika i elektronika
Elektrostatyka i elektromagnetyzm. Obwody elektryczne prądu stałego i przemiennego. Moc i energia w obwodach jednofazowych i trójfazowych. Transformator. Maszyny: szeregowa i bocznikowa prądu stałego oraz asynchroniczna i synchroniczna prądu przemiennego. Silniki elektryczne. Struktura i projektowanie napędu elektrycznego. Przyrządy półprzewodnikowe. Elementy bezzłączowe, diody, tranzystory, wzmacniacze mocy, wzmacniacze operacyjne w układach liniowych i nieliniowych. Sposoby wytwarzania drgań elektrycznych, generatory. Układy prostownikowe i zasilające. Stabilizowane zasilacze parametryczne, kompensacyjne i impulsowe. Układy dwustanowe i cyfrowe. Arytmetyka cyfrowa i funkcje logiczne. Wybrane półprzewodnikowe realizacje układów cyfrowych. Schematy blokowe i architektura mikrokomputerów. Elementy techniki mikroprocesorowej. Urządzenia elektrotechniczne i elektroniczne w metalurgii.
Efekty nauczania – umiejętności i kompetencje:
wykorzystania wiedzy o zjawiskach elektrycznych w technice.
Automatyka i robotyka
Pojęcia podstawowe oraz własności statyczne i dynamiczne elementów oraz układów liniowych i nieliniowych automatyki. Obiekt regulacji i dobór regulatorów. Analiza pracy układu automatycznej regulacji. Jakość regulacji. Automatyka układów złożonych. Roboty i manipulatory: opis i budowa, kinematyka i dynamika manipulatorów, napędy. Podstawy sterowania i programowania robotów. Aplikacje automatyki i robotyki w metalurgii.
Efekty nauczania – umiejętności i kompetencje:
stosowania układów automatyki i automatycznej regulacji w technice.
Organizacja pracy, zarządzanie i ergonomia
Podstawy teorii zarządzania i organizacji pracy. Kierunki zarządzania – naukowy, administracyjny, stosunków międzyludzkich. Podejście systemowe. Postęp techniczno-organizacyjny. Elementy organizacji produkcji. Cykl produkcyjny i zasady organizacji pracy. Cykl organizacyjny. Jakość pracy i produktu – kryteria. Podstawy zarządzania przez jakość. Procesy decyzyjne. Motywacyjne techniki zarządzania. Naukowe podstawy ergonomii. Ergonomia korekcyjna i koncepcyjna. Bezpieczeństwo i higiena pracy. Prawne podstawy ochrony pracy. Elementy organizacji pracy, zarządzania i ergonomii w metalurgii.
Efekty nauczania – umiejętności i kompetencje:
uwzględniania zasad organizacji pracy, zarządzania – w tym przez jakość – a także podstaw ergonomii oraz bezpieczeństwa i higieny pracy w różnych formach aktywności.
Informatyka i komputerowa wspomagania prac inżynierskich
Architektura systemów komputerowych. Podstawy algorytmiki. Bazy danych i relacyjne bazy danych. Kompilatory i języki programowania. Programowanie proceduralne i obiektowe. Język programowania. Techniki multimedialne. Oprogramowanie i narzędzia internetowe: tworzenie stron WWW, tekst, grafika, animacja, dźwięk na stronach internetowych. Systemy komputerowego wspomagania wytwarzania w technice. Komputerowe wspomaganie prac inżynierskich w metalurgii.
Efekty nauczania – umiejętności i kompetencje:
korzystania z komputerowego wspomagania do rozwiązywania zadań technicznych.
Kształtowanie, badanie struktury i własności materiałów – 30 h
Kształtowanie własności materiałów inżynierskich przez: odkształcenie plastyczne, przemiany fazowe i zjawiska powierzchniowe w procesach obróbki plastycznej, obróbki cieplnej i cieplno-chemicznej, nanoszenie powłok i pokryć oraz zintegrowane procesy technologiczne, w tym obróbki cieplno-plastycznej i cieplno-magnetycznej. Badanie struktury i własności fizykochemicznych oraz mechanicznych materiałów inżynierskich. Aplikacje technik komputerowych w procesach kształtowania i badania struktury i własności materiałów.
Efekty nauczania – umiejętności i kompetencje:
projektowania procesów technologicznych kształtowania struktury i własności materiałów i produktów; badania wpływu procesów technologicznych na strukturę i własności materiałów i produktów.
Teoria procesów metalurgicznych
Analiza procesów produkcji metali (stopów żelaza i metali nieżelaznych) oparta na termodynamicznej sile pędnej procesów – potencjale chemicznym składników ciekłego metalu, żużla i fazy gazowej. Metody obliczania podstawowych własności termodynamicznych faz i ich składników w układach wieloskładnikowych – bezpośrednio z pomiarów fizykochemicznych oraz przy pomocy modeli. Związki między własnościami termodynamicznymi, równowagami międzyfazowymi oraz strukturą faz. Własności termodynamiczne w korelacji z kinetycznymi, w zastosowaniu do opisu poszczególnych procesów. Charakterystyka kinetyczna procesów w układach wielofazowych. Przenoszenie masy poprzez konwekcję i dyfuzję. Procesy z udziałem fazy rozproszonej. Zastosowania termodynamiki procesów nieodwracalnych.
Efekty nauczania – umiejętności i kompetencje:
projektowania metalurgicznych procesów technologicznych.
Metaloznawstwo stopów żelaza i metali nieżelaznych
Wpływ pierwiastków stopowych i procesu wytwarzania na własności stopów żelaza (stali, staliwa i żeliwa) i stopów metali nieżelaznych. Nowoczesne stale i stopy metali nieżelaznych dla motoryzacji. Stale z mikrododatkami na konstrukcje spawane. Stale na narzędzia. Stopy odporne na korozję. Stopy do zastosowań wysokotemperaturowych. Stale i stopy dla energetyki. Otrzymywanie produktów metalowych technikami metalurgii proszków. Elementy komputerowej nauki o materiałach. Komputerowe wspomaganie projektowania materiałowego CAMD (Computer Aided Materials Design).
Efekty nauczania – umiejętności i kompetencje:
doboru stopów metali do zastosowań technicznych; projektowania procesów kształtowania własności metali i ich stopów.
Teoria sprężystości i plastyczności
Podstawowe zależności opisujące zachowanie się materiału obciążonego w stanie sprężystym i plastycznym – analiza stanu naprężenia w punkcie w ujęciu tensorowym, stan odkształcenia przy opisie ruchu według Eulera i Lagrange’a, tensory odkształceń skończonych i nieskończenie małych, związki między naprężeniami i odkształceniami w stanach sprężystym i plastycznym, energia odkształcenia sprężystego, praca i moc odkształcenia plastycznego.
Efekty nauczania – umiejętności i kompetencje:
modelowania procesów technologicznych.
Komputerowe wspomaganie w technice i sieci komputerowe
Systemy komputerowego wspomagania: projektowania (CAD –Computer Aided Design), projektowania materiałowego (CAMD – Computer Aided Materials Design) oraz komputerowego wspomagania badań w technice. Komputerowe wspomaganie w metalurgii. Metody sztucznej inteligencji. Systemy ekspertowe: budowa, metody pozyskiwania wiedzy, mechanizmy wnioskowania. Hybrydowe systemy ekspertowe. Sztuczne sieci neuronowe: modele, klasyfikacja, metody uczenia. Algorytmy ewolucyjne: metody zarządzania populacją i jej transformacjami. Sieci komputerowe: klasyfikacja, architektura, protokoły. Sprzęt sieciowy, oprogramowanie. Zarządzanie sieciami. Zasady pracy w sieciach komputerowych: wersje sieciowe oprogramowania użytkowego. Hipertekst. Języki programowania – HTML, Java. Ochrona zasobów w sieciach komputerowych.
Efekty nauczania – umiejętności i kompetencje:
korzystania z sieci komputerowych i aplikacji sieciowych; stosowania komputerowego wspomagania w metalurgii.
