超聲波焊接利用高頻超聲波能量(15-50 khz)產(chǎn)生低振幅(1-100μm)機(jī)械振動(dòng)。這種振動(dòng)傳遞到部件連接接頭處，產(chǎn)生熱量，導(dǎo)致熱塑性材料熔化，冷卻后形成焊縫。超聲波焊接是目前已知的最快的焊接技術(shù)，焊接時(shí)間通常在0.1秒到1.0秒之間。
超聲波振動(dòng)在熱塑性塑料中產(chǎn)生正弦駐波。部分能量因?yàn)榉肿娱g摩擦而消散，導(dǎo)致材料溫度升高。另一部分被傳送到接頭處，因邊界摩擦產(chǎn)生局部加熱。因此，超聲波能量的最佳傳輸路徑以及后續(xù)接頭材料熔化行為，取決于零件的幾何形狀和材料的超聲波吸收特性。
振源越靠近焊縫接頭，因?yàn)椴牧衔論p失的能量就越小。當(dāng)振源到接頭的距離小于6.4mm時(shí)，該過程被稱為近場焊接。適用于具有高能量吸收特性的結(jié)晶材料和低剛度的材料。當(dāng)振源到接頭距離大于6.4mm時(shí)，該過程被稱為遠(yuǎn)場焊接。適用于具有低能量吸收特性的無定形材料和高剛度材料。
在焊接過程中，超聲波振動(dòng)垂直于接頭表面。導(dǎo)能筋上尖點(diǎn)在壓力下與被焊接零件接觸。在尖點(diǎn)上產(chǎn)生大量的熱，導(dǎo)能筋開始熔化。焊接過程可分為4個(gè)階段。第一階段，導(dǎo)能筋頂部熔化，熔化速度加快，隨著接頭兩側(cè)間隙減少，熔融的導(dǎo)能筋完全鋪展并接觸下方零件，此時(shí)導(dǎo)能筋的熔化速度降低。第二階段，上下兩零件面面接觸，熔化區(qū)域加大。第三階段，穩(wěn)態(tài)熔化階段，形成具有一定厚度的熔融層，也伴隨產(chǎn)生恒定的溫度場。當(dāng)過程達(dá)到設(shè)定的焊接能量，或時(shí)間，或距離或其它控制條件時(shí)，超聲波停止。第四階段，繼續(xù)保持壓力，一些過量的熔體被擠壓出焊縫，零件之間形成分子鍵連接并冷卻。
