超声波焊焊缝的形成主要由振动剪切力、静压力和焊区的温升三个因素所决定。综观焊接过程，超声波焊经历了如下三个阶段。
（1） 摩擦：超声波焊的第一个过程主要是磨擦过程，其相对磨擦速度与磨擦焊相近只是振幅仅仅为几十微米。这一过程的主要作用是排除工件表面的油污、氧化物等杂质，使纯净的金属表面暴露出来。
（2） 应力及应变过程：从光弹应力模型中可以看到剪切应力的方向每秒将变化几千次，这种应力的存在也是造成磨擦过程的起因，只是在工件间发生局部连接后，这种振动的应力和应变将形成金属间实现冶金结合的条件。 在上述两个步骤中，由于弹性滞后，局部表面滑移及塑性变形的综合结果使焊区的局部温度升高。经过测定，焊区的温度约为金属熔点的35%-50%
（3） 固相焊接：用光学显微镜和电子显微镜对焊缝截成所进行的检验表明，焊接之间发生了相变，再结晶、扩散以及金属间的键合等冶金现象，是一种固相焊接过程。
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