При сварке тепло не передается равномерным образом. Определенная часть металлической детали нагревается до очень высокой температуры, в то время как температура металла на участках, примыкающих к околошовной зоне, остается более низкой. Это приводит к тому, что на участках, находящихся на разных расстояниях от околошовной зоны, расширение происходит в разных масштабах. Та часть металлической детали, которая подвергается прямому, будет расширяться, в то время как на прочих участках металл, имеющий более низкую температуру, будет сопротивляться расширению.
На рис.1 показаны изменения размеров прямого образца (см. рис.1 А), который подвергается нагреву сварочной дугой.
На рис.1 В, образец начинает нагреваться под воздействием зажженной дуги. Нагреваемый участок расширяется (см.рис.1 С), и в силу того, что отчасти его сдерживает та часть образца, которая не подвергается нагреву, под воздействием дуги происходит выгибание образца на концах, удаленных от источника теплоты. Поскольку горячая зона отличается меньшей прочностью (часть данной зоны, превратившаяся в жидкость, имеет крайне низкую прочность), она не может способствовать слишком сильному изгибу бруска. Так как на горячую часть в боковом направлении воздействуют минимальные сдерживающие силы, она расширяется с той стороны, с которой подводится теплота.
После гашения дуги (рис.1 D) горячая расплавленная часть начинает охлаждаться и сжиматься. Теплота всегда передается с горячей на холодную секцию, поэтому при остывании теплота распространяется на участок, который прежде был холодным, и нагревает его. Далее, по мере того, как горячая расширенная секция начинает остывать, она сжимается, изменяя направление деформирующих сил, что в конечном итоге приводит к уменьшению длины образца, а также к тому, что концы образца выгибаются вверх. В связи с этим при охлаждении образец приобретает вогнутую форму, (рис.1 Е). Таким образом, когда мы подводим теплоту к детали неравномерным образом (что и происходит при сварке), в результате воздействия возникающего термического напряжения происходит изменение размеров, при котором деталь изгибается или деформируется в процессе остывания. На рис.1F, показан образец после возврата в твердое состояние, в котором присутствует остаточное напряжение, условно обозначенное на рисунке в виде пружины.
