超聲波焊接的基本原理是利用超聲頻機械振動（頻率為 10~70 kHz，振幅為 1~250 μm）作用于塑料零件，使其在壓力下產生局部加熱（發熱是由于表面和分子間摩擦綜合作用的結果）和熔化而形成焊縫。

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。摩擦發熱量熔化導能筋，熔液流入結合面。隨著兩零件之間距離的減少，焊接位移量（兩零件之間由于熔體流動產生的距離減小值）開始增加。起初焊接位移量快速增加，然后在熔化的導能筋鋪展并接觸下零件表面時放慢增速。在固態摩擦階段，發熱是由于兩表面之間的摩擦能和零件中的內摩擦產生的。摩擦發熱使聚合物材料升溫至其熔點。發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，由于持續發熱，熔化層厚度增加。此階段的熱量是由黏性耗散（viscous dissipation）產生。

第 3 階段 ：焊縫中溶液層厚度保持不變且伴隨著恒溫分布，出現穩態熔化。

第 4 階段 ：在經過設定的時間或達到特定的能量、功率級或距離之后，電源切斷，超聲振動停止，開始進入第 4 階段。壓力得以保持，使部分額外熔液擠出結合面。在焊縫冷卻和凝固時達到大位移量，并發生分子間擴散。

超聲波焊接的四個階段

超聲波焊接過程非常快速且具有清潔、環保無害、焊縫強度高、容易實現自動化、適合于大批生產等優點，是各行各業大批量生產的塑料焊接方法。超聲波焊接是常用的塑料焊接技術，在塑料加工業久享盛譽。由于焊接速度快、低能耗、焊縫質量一致性與再現性好，該技術是包裝、汽車、醫療、電氣、電子、家用器具行業大批量生產應用的焊接技術，針對所有的應用市場，因此超聲波焊接機以其特有的優點--快捷、高效、清潔和牢固，贏得了各行各業的認可。