超声波振动可用于焊接金属和塑料，超声波焊接工艺的固态特性以及其他优点已经在电子，汽车，航空航天，器具和医疗行业中得到广泛应用，超声波焊接设备的使用扩展到更多工业领域。
1、焊接原理
在超声波焊接中，超声波振动在两个表面之间产生摩擦状的相对运动，两个表面在压力下保持在一起，运动局部表面粗糙变形，从而让金属与金属表面接触结合。

2、主要类型
横向驱动系统
超声波焊接有两种主要类型的系统，第一种是横向驱动系统，包括超声换能器，增强器和超声波发生器。电源为传感器提供高频电源，在传感器末端产生高频机械振动，工作频率为20kHz，振动通过增压器部分传递，增压器可设计成放大振动，然后传递到超声波发生器，然后将振动传递给工件。
接头中的两个薄金属片通过静力牢固地夹在砧座之间，顶部工件通过超声波发生器表面上的滚花图案夹紧，底部工件夹紧在砧座上。超声波振动平行于工件表面，在工件之间产生相对摩擦状的运动，引起变形焊接。

楔形焊接
第二种类型的超声波焊接系统也叫楔形焊接，系统的关键元件是基于压电的传感器、驱动增强器，楔子将垂直杆驱动成弯曲振动，簧片末端的振动通过簧片上的超声波发生器传递到工件上，工件布置类似于横向驱动系统，通过静力夹在超声波发生器之间，虽然在楔形簧片中产生振动的方式与横向驱动不同，但结果是相同的，超声波发生器的振动运动平行于工件表面，在工件上产生相对摩擦状的运动。
两个系统在塑性焊接区域中产生相同的效果，发生固态粘合，没有熔化材料，超声波焊接系统类似于点焊设备，在部件的小区域上产生粘合，还可通过在工件上连续地滚动产生超声波缝焊，其他类型的超声波粘合系统包括扭转振动和超声波微结合，在电子工业中广泛使用，将细线连接到电路和微芯片，焊缝的尺寸在0.15mm的量级。

3、影响焊接的参数
许多参数会影响超声波焊接过程，例如超声频率，振动幅度，静力，功率，能量，时间，材料，零件形状和焊接配件。超声波焊接传感器设计用于15至300kHz的特定频率，适用于不同的系统和应用。金属焊接系统的工作频率为20至40kHz，常见的频率为20kHz。

焊接头的振动幅度与输送到焊缝的能量直接相关，超声波振动幅度在焊缝处非常小，10-50微米，很少超过100微米，在一些焊接系统中，振幅是因变量，与应用于系统的功率有关，幅度是能够通过反馈控制系统在电源处设置和控制。

当焊接振动开始时，通过焊接工件表面之间产生紧密接触，力的大小从几十到几千牛，例如在铝中产生40mm2的焊缝可用1500N的力，而在0.5mm厚的软铜板中的可能仅需要400N。

材料组合的类型，性质，包括模量，屈服强度和硬度，也是一个关键因素。一般来说，铝，铜，镍，镁，金，银和铂等软合金用超声波焊接，较硬的合金，如钛，铁和钢，以及镍基航空航天合金和难熔金属很难使用。材料表面特性包括表面处理，氧化物，涂层和污染物也要注意。

焊接部件的形状起着重要作用，主要因素是部件厚度，一般而言，薄部件更有可能实现成功的超声波焊接，增加部件厚度，特别是接触焊接尖端的部件，需要更大的焊接尖端面积，更大的静态力和高焊接功率。

4、应用
超声波焊接的应用可在电气电子，汽车，航空航天，家用电器和医疗行业中使用，目前这些行业中广泛应用涉及铜，铝，镁和相关较软金属的合金，包括金和银。
5、发展趋势
使用超声波焊接的未来趋势是结构汽车和航空航天应用，连接薄规格铝板和其他轻质金属，直升机和飞机上的闭合面板已经得到可行性实施。一些工业和大学实验室进行研究，可以使用这种焊接工艺，除了常见的搭接接头之外，在接头配置方面取得一些进展。最近出现的超声波焊接应用是增材制造，薄金属带通过散布加工操作焊接在一起，生产实心金属部件，应用可能在快速原型制作领域有特殊用途。
6、优点
适用于Al，Cu和其他高导热性材料，这些材料难以通过熔合工艺连接，是一种不熔化材料的固态工艺，适合许多不同材料的组合，没有填充金属或气体的焊缝，快速，自动化。
7、缺点
焊接厚度有限，对高强度，高硬度材料比较难，受到工具下材料变形的影响，可能会因部分共振而产生噪音，行业应用缺乏高端技术人员。