超聲波焊接的基本原理是利用超聲頻機(jī)械振動(頻率為10-70 kHz，振幅為1-250 μm)作用于塑料零件，使其在壓力下產(chǎn)生局部加熱(發(fā)熱是由于表面和分子間摩擦綜合作用的結(jié)果)和熔化而形成焊縫。如圖所示，超聲波焊接過程分為4個階段。
第1階段：焊頭與零件接觸，施壓并開始振動。摩擦發(fā)熱量熔化導(dǎo)能筋，溶液流入結(jié)合面，隨著兩零件之間距離的減少，焊接位量(兩零件之間由于融體流動產(chǎn)生的距離減小值)開始增加。起初焊接位移量快速增加，然后在熔化的導(dǎo)能筋鋪展并接觸下零件表面時放慢增速。在固態(tài)摩擦階段，發(fā)熱是由于兩表面之間的摩擦能和零件中的內(nèi)摩擦產(chǎn)生的。摩擦發(fā)熱便聚合物材料升溫至其熔點(diǎn)。發(fā)熱量取決于作用頻率、振幅和壓力。
第2階段：熔化速度增加導(dǎo)致焊接位移量增大及兩零件表面相接觸。此階段形成薄的熔化層，由于持續(xù)發(fā)熱，熔化層厚度增加。此階段的熱量是由黏性耗散（viscous dissipation)產(chǎn)生 。
第3階段；焊縫中溶液層厚度保持不變且伴隨看恒溫分布，出現(xiàn)穩(wěn)態(tài)熔化。
第4階段：在經(jīng)過設(shè)定的時間或達(dá)到特定的能量、功率級或距離之后，電源切斷，超聲振動停止，開始進(jìn)入第4階段。壓力得以保持，使部分額外溶液擠出結(jié)合面。在焊縫冷卻和凝固時達(dá)到最大位移量，并發(fā)生分子間擴(kuò)散。
