一、超聲波金屬焊接機經歷的三個階段：
（1）振動摩擦階段：超聲波金屬焊接的第一個過程主要是摩擦過程，其相對摩擦速度與摩擦焊相近，只是振幅僅僅為幾十微米。這一 過程的主要作用是排除焊件表面的油污、氧化物等雜質，使純將的金屬表面暴露出來。焊接時，由于上聲極的超聲波振動，使其與上焊件之間產生摩擦而造成暫時的 連接，然后通過它們直接將超聲波振動能傳遞到焊件間的接觸表面上，在此產生劇烈的相對摩擦，由初期個別凸點之間的摩擦逐漸擴大到面摩擦，同時破壞、排擠和 分散表面的氧化膜及其他附著物。
（2）溫度升高階段：在繼續(xù)的超聲波往復摩擦過程中，接觸表面溫度升高（焊區(qū)的溫度約為金屬熔點的35％～50％），變形抗力 下降，在靜壓力和彈性機械振動引起的交變節(jié)應力的共同作用下，焊件間接觸表面的塑性流動不斷進行，使已被破碎的氧化膜繼續(xù)分散甚至深入到被焊材料內部，促 使純金屬表面的原子無限接近到原子能發(fā)生引力作用的范圍內，出現(xiàn)原子擴散及相互結合，形成共同的晶?；虺霈F(xiàn)再結晶現(xiàn)象。
（3）固相接合階段：隨著摩擦過程的進行，微觀接觸面積越來越大，接觸部分的塑性變形也不斷增加，焊接區(qū)內甚至形成渦流狀的塑 性流動層，出現(xiàn)焊件間的機械咬合。焊接初期咬合點較少，咬合面積也較少，接合強度不高，很快被超聲波振動所引起的切應力所破壞。隨著焊接過程的進行，咬合 點數(shù)和咬合面積逐漸增加，當焊件之間的結合力超過上聲極與上焊件之間的結合力時，切向振動不能切斷焊件之間的結合，形成牢固的接頭。
二、超聲波金屬焊接機的原理
超聲波金屬焊接機接頭的形成主要由振動剪切力、靜壓力和焊區(qū)的溫升三個因素所決定，它們之間相互影響，相互制約，并和焊件的厚 度、表面狀態(tài)及其常溫性能有關。
（1）機械嵌合：超聲波金屬焊接接頭中常見到兩焊件接觸處形成塑性流動層，并呈現(xiàn)犬牙交錯的機械嵌合，這種接合對連接強度起到 有利的作用，但并不是金屬的連接，在金屬與非金屬之間的超聲波金屬焊接接時，這種機械嵌合作用占主導地位。
（2）金屬原子間的鍵合：在超聲波金屬焊接接接頭中，焊接界面之間存在大量被歪扭的晶粒，這些晶粒是跨越界面的“公共晶?！?， 其尺寸與母材金屬的晶粒無明顯差別，接頭不存在明顯的界面，兩材料之間通過金屬原子的鍵合而連在一起。可以認為，在焊接開始時，待焊材料在摩擦功的作用下 發(fā)生強烈的變形和塑性流動，特別是氧化膜去除或破碎以后，為純凈金屬表面之間的接觸創(chuàng)造了條件，而繼續(xù)的超聲彈性機械振動以及溫升，又進一步造成金屬晶格 上的原子處于受激狀態(tài)，當金屬原子相互接近到0.1～0.3nm時，就有可能出現(xiàn)原子間相互作用的反應區(qū)，形成金屬鍵。
（3）金屬間的物理冶金：超聲波金屬焊接接中還存在著由于摩擦生熱所引起的再結晶、擴散、相變以及金屬間化合物形成等冶金過 程。到目前為止，該方面的研究較少，缺乏必要的證據，特別是短時間焊接時，接頭中不一定出現(xiàn)再結晶組織強相變，但仍然能夠形成接頭，由此可知，再結晶，擴 散和相變不是形成接頭的必要條件。
（4）界面微區(qū)的熔化現(xiàn)象：超聲波金屬焊接接時，微區(qū)焊接溫度很難精確測量，不能排除微區(qū)中出現(xiàn)局部熔化現(xiàn)象。用高倍透射電子 顯微鏡對0.4mm厚的各種Al和Cu接頭進行了微觀組織分析，發(fā)現(xiàn)同種材料的焊縫厚度在μm范圍內，焊縫區(qū)的晶粒尺寸只有0.05～0.2μm，而軌制 母材的晶粒為5～50μm。如果用一般的方法將母材經過塑性變形和低于熔點的不同溫度退火，此時再結晶形成的晶粒均>3μm，而沒有發(fā)現(xiàn)更細小的晶 粒。當Al和Cu進行超聲波金屬焊接接時，也同樣發(fā)現(xiàn)連接區(qū)有焊接時新形成的微細晶粒，而且都是等軸晶粒。電鏡分析中還觀察到，在連結區(qū)微細晶粒邊界的轉 角處有非熔化質點存在，這正是含有非熔化質點的金屬加熱熔化后發(fā)生凝固的特點。可以認為，超聲波金屬焊接時，界面薄層或局部發(fā)生了短時熔化及隨后的高速冷 卻過程。
三、超聲波金屬焊接機適用產品
1，鎳氧電池鎳網與鎳片互熔。超聲波鎳片焊接機
2，鋰電池，聚合物電池銅箔與鎳片互熔，鋁箔與鋁片互熔。超聲波鋁箔鋁片焊接機
3，電線互熔，偏結成一條與多條互熔。超聲波電線焊接機
4，電線與各種電子元件，接點，連接器互熔。
5，各種家電用品，汽車用品的大型散熱座。
6，電磁開關，無熔絲開關等大電流接點，異種金屬片的互熔。
7，金屬管的封尾，切斷可水，氣密。銅管封尾機
8，非晶硅太陽能電池板正負極電流引出線焊接，接線盒位焊接。
9，太陽能太陽能板滾焊機紫銅板和紫銅管的焊接
四、超聲波金屬焊接機應用特例
鋁帶與鋁蓋金屬焊接機;鎳帶與銅箔金屬焊接(多點)；鋁帶與鋁箔焊接超聲波金屬焊接機(條形);鋁帶與鋁箔焊接鋁片焊接機(條 形)；鋁帶與鋁箔焊接(多點);鎳帶與鋁帶金屬焊接機設備；鎳帶與銅箔；鎳帶與銅箔多層；鋁帶與鋁箔多層超聲波金屬點焊機；鋁殼與鋁鎳復合帶金屬焊接;鎳 帶與銅箔多層；鋁帶與鋁箔多層；銅管封尾；汽車線束焊接機；馬達端子等焊接。