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Introduction

Sample assessment materials (SAMs) provide learners and centres with specimen questions and mark schemes. These are used as the benchmark to develop the external assessment learners will take.

Unit 1: Principles of Science

The SAMs for this external unit have been provided for the following qualifications:

• BTEC Level 1/Level 2 First Award in Principles of Applied Science

• BTEC Level 1/Level 2 First Extended Certificate in Applied Science

Unit 8: Scientific Skills


• BTEC Level 1/Level 2 First Award in Application of Science


Sample Assessment Materials (SAMs) – Pearson BTEC Level 1/Level 2 Award in Engineering Materials and Manufacturing – Issue 1 – September 2014 © Pearson Education Limited 2014

1

Contents

Introduction 1

Unit 38: Materials Used in Engineered Products Sample Assessment Test 3

Unit 38: Materials Used in Engineered Products Sample Mark Scheme 17

2


2

Introduction

The sample assessment materials (SAMs) have been prepared to support the qualification.

The aim of these materials is to provide learners and centres with a general impression and flavour of the actual question papers and mark schemes in advance of the first operational examinations.

Unit 38: Materials Used in Engineering Products


BTEC Level 1/Level 2 First Award in Engineering Materials and Manufacturing


3

Unit 38: Materials Used in Engineered Products Sample Assessment Test

This sample assessment test and mark scheme is for the following qualifications:



4

Centre Number Learner Registration Number

Write your name hereSurname Other names

Total Marks

Paper Reference

Turn over

You do not need any other materials.

20573GSample Assessment MaterialTime: 1 hour

Pearson BTEC Level 1/Level 2 First Award

*S47424A0111*S47424A©2015 Pearson Education Ltd.

2/2

Instructions

• Use black ink or ball-point pen.• Fill in the boxes at the top of this page with your name, centre number and learner registration number.• Answer all questions.• Answer the questions in the spaces provided

– there may be more space than you need.

Information

• The total mark for this paper is 50. • The marks for each question are shown in brackets

– use this as a guide as to how much time to spend on each question.

Advice

• Read each question carefully before you start to answer it.• Try to answer every question.• Check your answers if you have time at the end.

EngineeringUnit 38: Materials Used in Engineered Products


5

Centre Number Learner Registration Number

Write your name hereSurname Other names

Total Marks

Paper Reference

Turn over

You do not need any other materials.

20573GSample Assessment MaterialTime: 1 hour

Pearson BTEC Level 1/Level 2 First Award

*S47424A0111*S47424A©2015 Pearson Education Ltd.

2/2

Instructions

• Use black ink or ball-point pen.• Fill in the boxes at the top of this page with your name, centre number and learner registration number.• Answer all questions.• Answer the questions in the spaces provided

– there may be more space than you need.

Information

• The total mark for this paper is 50. • The marks for each question are shown in brackets

– use this as a guide as to how much time to spend on each question.

Advice

• Read each question carefully before you start to answer it.• Try to answer every question.• Check your answers if you have time at the end.

EngineeringUnit 38: Materials Used in Engineered Products


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*S47424A0211*

Answer ALL questions.

Some questions must be answered with a cross in a box . If you change your mind about an answer, put a line through the box and then mark your new answer with a cross .

1 The materials used in engineered products are chosen because of their specific properties.

(a) Which of the following materials could have a crystal lattice structure? (1)

A Metal

B Polymer

C Glass fibre

D Monomer

(b) Wires used in a system for powering a washing machine are made from copper because of its:

(1)A Tensile strength

B Electrical resistivity

C Compressive strength

D Electrical conductivity

(c) Which of the following is the most appropriate material to use for the brake disc of a family car?

(1)A Cast iron

B Copper

C Aluminium

D Bronze

(d) The relationship between stress and strain is known as:(1)

A Ohm’s law

B Young’s modulus

C Thermal conductivity

D Corrosion resistance


73

*S47424A0311* Turn over

(e) The polymer casing on a lawnmower is made from:(1)

A Polyester

B Acrylic

C LDPE

D Polyproplene

(f ) Which two of the following metals are classified as an alloy?(2)

Metal Please tick

A Cast iron

B Stainless steel

C Brass

D Carbon steel

E Aluminium

(g) State the meaning of each of the following material properties.(2)

Ductility

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Hardness

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(Total for Question 1 = 9 marks)


84

*S47424A0411*

2 (a) Low carbon steel would be an appropriate material for which one of the following?

(1)

A Cutlery

B Transmission mast

C Padlock

D Turbine blade

YKSS Engineering manufactures satellite dishes, and has received some complaints about the low carbon steel bracket that holds the dish to a wall. The design has been changed, and YKSS have decided to galvanise the bracket.

(b) Give two advantages of galvanising the bracket.(2)

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(c) State two actions taken during the preparation stage before galvanising a steel bracket.

(2)

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3 Envy Engineering produce a range of materials for the marine sector.

(a) These two marine sector products are made from different materials.

Draw a straight line from each product to the material it is most likely to be made from.

(2)Product Material

Ship Propeller

Catamaran Hull

(Sources: BTG 3381-Soonwee hong/ Shutterstock) and BTG 3378 - Peter Baxter/Shutterstock)

Envy Engineering use some manufacturing processes that operate at high temperatures and consume a lot of energy. Envy Engineering is investigating how it could reduce the amount of energy it uses when processing engineering materials.

(b) Explain one way Envy Engineering can reduce energy consumption when processing engineering materials.

(2)

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A Stainless steel

B Thermoplastic polymer

C Glass fibre

D Shape memory polymer

E Tin


106

*S47424A0611*

4 An electrical goods manufacturer is considering using stainless steel as a material for the drum of new washing machine.

(Source: BTG 3379- ekipaj/Shutterstock)

Explain two disadvantages of using stainless steel for this application.

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Total for Question 4 = 4 marks)


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5 (a) One advantage of an engineering material being biodegradable is that it will also be:(1)

A Repairable

B Hazardous

C Sustainable

D Transportable

b) The diagrams below show 4 different forms that metals and polymers are supplied in.

Identify the form that is flat bar. (1)

A B C D

(c) The extraction of metals, such as zinc, has a severe environmental impact.

Explain one way in which the extraction of metals has an environmental impact.(2)

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Electrical/Electronic products such as computers and televisions are designed to be sustainable.

(d) Describe what should happen to an electronic product at the end of its target life-cycle.

(2)

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Electro-rheostatic fluids are smart materials often used in vehicle applications.

(c) Explain two advantages of using electro-rheostatic fluid in a car suspension system.(4)

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*S47424A0811*

6 Thermosetting polymers are used extensively in the electrical/electronic sector. The image shows an electrical socket, which is made from a thermosetting polymer.

(a) Explain why this type of polymer has been chosen for this application. (2)

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Polymers are also used extensively in the automotive sector to produce internal car body panels.

(b) Explain two negative environmental impacts of using polymers to mass produce internal car body panels.

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Electro-rheostatic fluids are smart materials often used in vehicle applications.

(c) Explain two advantages of using electro-rheostatic fluid in a car suspension system.(4)

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6 Thermosetting polymers are used extensively in the electrical/electronic sector. The image shows an electrical socket, which is made from a thermosetting polymer.

(a) Explain why this type of polymer has been chosen for this application. (2)

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Polymers are also used extensively in the automotive sector to produce internal car body panels.

(b) Explain two negative environmental impacts of using polymers to mass produce internal car body panels.

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8 RocAct Engineering manufactures casings for games consoles.

A major customer has decided to improve the specification of one of its existing games consoles, as it wants to be able to sell it for a higher price to enhance the appeal of the product.

It has commissioned RocAct to design and manufacture the casing.

RocAct Engineering is considering two possible materials for the casing of the games console:

• Aluminium (a non-ferrous metal) • ABS (a thermoplastic polymer)

Discuss these materials to determine the one most suitable for the games console casing.

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TOTAL FOr PAPEr = 50 MArkS

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*S47424A01011*

7 The image shows a wing on a large aircraft.

(Source: BTG 3380 - From World Airline News/ c Allan Huse)

Carbon fibre composite materials are used for major parts of the wing.

Explain two advantages of using carbon fibre composite materials in a large aircraft wing.

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*S47424A01111*

8 RocAct Engineering manufactures casings for games consoles.

A major customer has decided to improve the specification of one of its existing games consoles, as it wants to be able to sell it for a higher price to enhance the appeal of the product.

It has commissioned RocAct to design and manufacture the casing.

RocAct Engineering is considering two possible materials for the casing of the games console:

• Aluminium (a non-ferrous metal) • ABS (a thermoplastic polymer)

Discuss these materials to determine the one most suitable for the games console casing.

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TOTAL FOr PAPEr = 50 MArkS

10

*S47424A01011*

7 The image shows a wing on a large aircraft.

(Source: BTG 3380 - From World Airline News/ c Allan Huse)

Carbon fibre composite materials are used for major parts of the wing.

Explain two advantages of using carbon fibre composite materials in a large aircraft wing.

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Unit 38: Materials Used in Engineered Products Sample Mark Scheme

This sample assessment test and mark scheme is for the following qualifications:



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General marking guidance All candidates must receive the same treatment. Examiners must mark the first

candidate in exactly the same way as they mark the last. Mark schemes should be applied positively. Candidates must be rewarded for what

they have shown they can do rather than be penalised for omissions. Examiners should mark according to the mark scheme, not according to their

perception of where the grade boundaries may lie. All marks on the mark scheme should be used appropriately. All the marks in the mark scheme are designed to be awarded. Examiners should

always award full marks if deserved, i.e. if the answer matches the mark scheme. Examiners should also be prepared to award zero marks if the candidate’s response is not worthy of credit according to the mark scheme.

Where some judgement is required, mark schemes will provide the principles by which marks will be awarded and exemplification may be limited.

When examiners are in doubt regarding the application of the mark scheme to a candidate’s response, the team leader must be consulted.

Crossed-out work should be marked UNLESS the candidate has replaced it was an alternative response.


19

Question Answer Mark

1 (a) A – Metal (1)


1 (b) D – Electrical conductivity (1)


1 (c) A – Cast iron (1)


1 (d) B – Young’s modulus (1)


1 (e) D – Polypropylene (1)


1 (f) Award 1 mark for each of the following responses: B – Stainless steel (1) C – Brass (1)

(2)


1 (g) Award 1 mark for each of the following responses: Ductility – the amount by which a material can

be drawn out in tension (1) Hardness - the ability of a material to

withstand wear / scratching / abrasion (1)

(2)


2 (a) B – Transmission mast (1)


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2 (b) Award 1 mark for each of the following responses, up to a maximum of 2 marks: Any two from:

The cut edges of the bracket will be sealed by the process (1)

The process is suitable for the material the bracket is made from (1)

The bracket will be more durable (1) The bracket is less likely to corrode (1)

Accept any other appropriate alternatives.

(2)


2 (c) Award 1 mark for each of the following responses, up to a maximum of 2 marks. Any two from:

All burrs will be removed from the bracket (1) The surfaces of the bracket will be degreased

(1) The bracket will be chemically cleaned/pickled

(1) A caustic solution will be used (1) The bracket will be heated to a suitable

temperature (1) The bracket will be fluxed (1) The bracket will be shot blasted (1) The bracket will be barrelled (1)


(2)


3 (a) Award 1 mark for each of the following responses: i) A – Carbon Steel (1) ii) C – Glass fibre (1)

(2)


21


3 (b) A linked response, award 1 mark for explaining one way and a further 1 mark for an extension, up to a maximum of 2 marks: Any one from:

Make use of combined heat and power systems (1) in order to recover energy / lessen the need for energy provided from external sources (1)

Make use of heat sensors (1) to ensure that processes operate at the most efficient temperature (1)

Make use of customised / larger transformers (1) to reduce energy leakage / dissipation (1)

Schedule concurrent manufacture of similar materials (1) to reduce the necessity for energy intensive process start up (1)

Accept any other appropriate alternatives. Note: Do not accept general answers such as: Those that can be linked to a domestic/general setting e.g. Turn lights off / Turn thermostats down.

(2)


4 A linked response, award 1 mark for identifying a

possible disadvantage and a further 1 mark for an extension. Up to 2 marks for each response, up to a maximum of 4 marks. Any two from:

Stainless steel is a difficult material to form into circular shape (1) meaning that there may be restrictions on the drum size (1)

Stainless steel is difficult to fabricate (1) which results in time consuming excess processes being needed (1)

Stainless steel takes a long time to finish and polish (1) which is necessary to prevent residue being transfered to clothes (1)

Stainless steel is a relatively heavy material (1) causing a requirement to use more energy/larger motor (1)

Accept any other appropriate alternatives. Note: Do not accept general answers such as: Stainless Steel is expensive Stainless Steel is easily marked/scratched.

(4)


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5 (a) C – Sustainable (1) (1)


5 (b) C –

(1)


5 (c) A linked response, award 1 mark for identifying a reason and a further 1 mark for an extension, up to a maximum of 2 marks. Any one from:

Toxic chemicals are often used in extraction the raw material (1) often leading to poisoning of rivers, streams, wildlife (1)

The large amount of raw material extracted (1) often left in huge spoil heaps (1)

Mining/extraction damages local areas (1) by disturbing the landscape (1)

Generation of fumes and particles during extraction (1) which causes respiratory conditions for workers/local people(1)


(2) Question

Answer Mark

5 (d) A linked response, award 1 mark for description and a further 1 mark for an extension, up to a maximum of 2 marks. Any one from:

The electronic product is de-soldered / dismantled (1) parts are then separated into those that can be recycled and those that go to landfill (1)

The electronic product can be refurbished (1) with new components added and only a limited number of parts remain for recycling or scrap (1)


(2)


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6 (a) Award 1 mark for identifying a reason and a further 1 mark for an extension, up to a maximum of 2 marks. Any one from:

As a thermosetting polymer is fire resistant/will not melt (1) which means it will not distort when subjected to high temperatures/can maintain its structural integrity (1)

As a thermosetting polymer is rigid (1) which means it is durable/hard wearing and capable of withstanding constant use (1)

Accept any other appropriate alternatives. (2)


6 (b)

A linked response, award 1 mark for identifying a possible negative environmental impact and a further 1 mark for an extension. Up to 2 marks for each response, up to a maximum of 4 marks. Any two from:

Non-renewable crude oil/fossil fuels are required to produce/recycle polymers for car body panels (1) which results in large scale energy intensive processing (1)

Polymer car body panels have little scrap value (1) which could lead to hazardous polymers being unsustainably disposed of (1)

Polymers for car body panels are non-biodegradable (1) which will result in more landfill if not recycled at the end of the product’s life cycle (1)

Accept any other appropriate alternatives. (4)


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6 (c) A linked response, award 1 mark for identifying an advantage and a further 1 mark for an extension. Up to 2 marks for each response, up to a maximum of 4 marks. Any two from:

Electro-rheostatic fluid has properties that allow for more immediate dampening of a car suspension system (1) which provides a more comfortable ride (1)

Real time feedback alters the viscosity of the fluid (1) which reduces roll and pitch / improves driver control (1)

Electro-rheostatic fluid can respond well to forces in several directions at the same time (1) meaning that suspension design doesn’t have to sacrifice comfort over control (or vice versa) (1)


(4) Question Answer Mark

7 A linked response, award 1 mark for identifying an advantage and a further 1 mark for an extension. Up to 2 marks for each response, up to a maximum of 4 marks.

Any two from:

No possibility of corrosion (1) which lengthens service intervals and reduces costs (1)

Improved fatigue resistance (1) as carbon fibre composites are less likely to fail due to cyclic loading (1)

Better strength to weight ratio (1) allowing the aircraft to carry more passengers and cargo at take-off weight / fly longer distances (1)

Can be adapted to electrically conduct or insulate (1) suiting different service requirements for particular parts of the wing (1)


(4)

25Sample Assessment Materials (SAMs) – Pearson BTEC Level 1/Level 2 Award in Engineering Materials and Manufacturing – Issue 1 – September 2014 © Pearson Education Limited 2014

Question Indicative Content Mark

8 Judgement ABS may have more appropriate properties

for the casing of the games console but could be considered less environmentally sustainable which may discourage buyers and reduce the appeal of the product

Aluminium has a more prestigious appearance which could attract more buyers but the cost of development and production (including treatment and insulation) will cause it to be more expensive necessitating a premium price

ABS is less likely to be damaged in use but its appearance can degrade over time and its use may not suggest an improved specification

Aluminium can be formed into complex shapes without the need for expensive moulds, but the majority of buyers are likely to be more interested in functional rather than form improvements due to the nature of the product

Advantages of using Aluminium

Lightweight Corrosion resistant Ductile (can be easily formed into a variety

of shapes) Recyclable Aesthetic qualities may provide a key selling

point Non-toxic

Disadvantages of using Aluminium Expensive Electrical conductor Would require anodising or powder coating Generated from finite resources

Advantages of using ABS Lightweight Tough Hard Recyclable Can be injection moulded Electrical insulator No further treatment required

Disadvantages of using ABS Low heat resistance/melting point Flammable and smoke is toxic Appearance can degrade over time Generated from finite resources


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Question Indicative Content Mark

Model answer Although ABS has very suitable properties for a games console casing, including being lightweight, tough and hard, RocAct Engineering needs to consider that the customer wants to improve the specification of its games console and sell it for a higher price. Aluminium is also lightweight but its appearance gives the impression of higher quality, and it has different properties to ABS, such as being ductile, meaning that it can be formed into complex shapes without the need for expensive moulds; as a result, the form of designs could be changed for individual buyers, which may enhance the appeal of the console and justify a higher price. In addition, ABS could be considered less environmentally sustainable than aluminium, as although both require finite resources, and both can be recycled, it is difficult to dispose of without creating toxic fumes, which may reduce its appeal. Nonetheless, the cost of development and production (including treatment and insulation) of an aluminium casing will cause it to be more expensive, necessitating a premium price from the buyer. Accept any other appropriate alternatives. Apply the levels mark scheme below. (8)

Level Mark Descriptor

0 No material deserving of reward

1 1-3 Basic argument for both materials identified, or only one side considered. The answer is likely to be in the form of a list. Points made will be superficial/generic and not applied/directly linked to the situation in the question. No conclusion produced or conclusion a consequence of only one side of the argument being considered.

2 4-6 Arguments for and against both materials are described, but there will be more emphasis on one material than the other. The answer will be unbalanced. A conclusion is present, but this is either implicit or as a result of unbalanced consideration of the arguments. There is a little or unfocused justification of the question, but the link will not always be clear.

3 7-8 Balanced explanation for and against each material. A conclusion is produced which is justified and clearly linked to the consideration of arguments for and against, and their relative importance to the situation. The majority of points made will be relevant and there will be a clear link to the situation in the question.

Introduction

Sample assessment materials (SAMs) provide learners and centres with specimen questions and mark schemes. These are used as the benchmark to develop the external assessment learners will take.

Unit 1: Principles of Science


• BTEC Level 1/Level 2 First Award in Principles of Applied Science


Unit 8: Scientific Skills


• BTEC Level 1/Level 2 First Award in Application of Science


introduction - pearson qualifications · pdf fileaward in engineering materials and...

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