2.6. Переход сварки на научные основы
Известные с древнейших времён кузнечная сварка, сварка «залив-кой», пайка и способы дуговой, контактной и газовой сварки, нашедшие применение в конце XIX - начале XX вв., созданы опытным, эмпирическим путём (последние — с учётом соответствующих законов физики, химии, электротехники). Поскольку глубоких научных обоснований этих технологий не имелось, то проблемы, возникающие в процессе работы, решались в основном интуитивно и методом «проб и ошибок». В исполнении некоторых мастеров сварка была скорее чем-то сродни искусству.
В тридцатые годы прошлого века электродуговая и газовая сварка внедрялись в производство металлоконструкций. Котлы и корабли, каркасы зданий и детали мостов, автомобили и вагоны - диапазон сварных конструкций, который постоянно расширялся, и, казалось, ничто уже не прервёт наступление сварки. Но в конце 30-х гг. в Западной Европе и Канаде неожиданно обрушились несколько мостов. Балки мостов были сварными. В этот же период тысячи железнодорожных вагонов в России и других странах сняли с эксплуатации из-за трещин в сварных рамах и тележках. Эти неудачи заставили многих специалистов относиться к сварке с большой осторожностью. Некоторые инженеры и целые проектные организации решительно выступили против применения сварки при строительстве ответственных сооружений.
Дальнейшее распространение сварки зависело от науки, которая должна была установить закономерности развития этого сложного многофакторного процесса и обеспечить осознанное управление им.
В 1930-х годах в СССР, в США и ряде других стран научные работы в области сварки были направлены на создание электросварочного оборудования, на изучение механических свойств и деформаций сварных конструкций, металлургии и металловедения сварки; заложены основы общей теории тепловых процессов при сварке концентрированным источником энергии, получены данные о температурных циклах и температурных полях. Начали изучать электрическую дугу (как наиболее распространённый и перспективный источник теплоты для сварки) с точки зрения электронной теории, а затем с учётом роли газов и паров, находящихся вблизи катода.
Сформировано представление о дуговой сварке как металлургическом процессе; определено влияние отдельных химических элементов на свариваемость сталей; предложены критерии оценки при-годности материалов для сварки; найдены подходы к решению задач предотвращения трещин и пор в металле шва.
Б. О. Патоном с сотрудниками разработана методика исследования несущей способности сварных конструкций, изучено комплексное влияние внутренних напряжений, деформаций, неоднородности механических свойств на служебные характеристики сварных изделий и отдельных узлов; доказана принципиальная возможность создания сварных конструкций ответственного назначения.
Первый этап формирования науки о сварке завершился в 1940-х годах, когда по отдельным разделам науки сформировались основные положения и для их подтверждения накопилось достаточно много экспериментальных данных.