К технологическим процессам, обеспечивающим получение качественных соединений между элементами конструкций из различных материалов, относятся электронно-лучевая, диффузионная, аргонодуговая и микросварка. Более 35 лет на кафедре проводятся исследования по электронно-лучевой сварке ответственных конструкций энергетического машиностроения. В этом направлении кафедра сотрудничает с КБХА. Результаты исследований и технологические разработки позволяют получать надежные соединения титановых и жаропрочных сплавов толщиною до 150 мм, а также сваривать современные порошковые сплавы на никелевой основе.
Исследованием процесса диффузионной сварки контактных и порошковых материалов на основе титана кафедра сварки ВГТУ совместно с ВАСО, САУ, ИЭС им. Патона (Украина) занимается более 30 лет. Результаты исследований позволяют получить титановые сотовые конструкции и бронестойкие материалы. Разработкой способов управления кристаллизацией при сварке в защитных газах кафедра занимается около 30 лет. Результаты исследований внедрены в производство при изготовлении конструкций из титановых, алюминиевых и магниевых сплавов на КБХА, ВАСО, КБ им. Лавочкина (г. Химки) и др. Вопросами микросварки кафедра занимается с 1974 года. Результаты исследований внедрены в производство ИЭТ на НПО "Электроника", НИИП (г. Москва), НИИТ (г. Калининград), завод микроэлектроники "РИФ". Кроме технологии и оборудования для производства сварных конструкций важным направлением кафедры является диагностика и контроль качества.
Кафедра ТСПД осуществляет подготовку специалистов высшей квалификации через аспирантуру по специальности 05.02.10 Сварка, родственные процессы и технологии.
На кафедре работает лаборатория капилярного и магнитопорошкового контроля, оснащенная оборудованием компании "HELLING", современная лаборатория металлографического анализа, а также лаборатории различных способов сварки.
Преподавателями кафедры в рамках направления «Металлургия» совместно с сотрудниками машиностроительных предприятий были проведены разработка и оптимизация технологии производства крупногабаритных отливок методом литья по выплавляемым моделям, в частности для космической системы «Энергия-Буран», разработаны и оптимизированы литейные сплавы специального назначения, разработаны алгоритмы и методы оптимизации технологических процессов литья на основе компьютерных технологий. Совместно со специалистами отдела главного металлурга воронежского механического завода выполнено компьютерное моделирование в 3D-постановке процессов затвердевания в условиях ЛВМ фасонных отливок и осуществлена опытно-промышленная эксплуатация системы автоматизированного моделирования литейных процессов САМ ЛП «Полигон».
Основными научными направлениями в настоящее время являются: