超声波金属焊接机应用中有40KHZ，其原理是利用超声波高频机械振动的能量对同种或异种的非铁金属材料进行焊接，在焊接过程中既不向工作传递电流，也不向工件传入高温能量，只是在工作中以40KHZ的高频在其表面进行循环往复的振动，并对工件施加相应的压力使工件间形成一种固态结合从而达到焊接效果。

应用在锂电池的超声波金属焊接就是把两极不同的导电材料焊接，在焊接上要求比较高，采用超声波技术进行焊接是电池制造商的首选焊接设备，材料主要有（镍片与铜片，铝条与铝箔，铝镍复合带与铝壳等）。

一、超声波金属焊接机经历的三个阶段：

　　（1）振动摩擦阶段：超声波金属焊接的第一个过程主要是摩擦过程，其相对摩擦速度与摩擦焊相近，只是振幅仅仅为几十微米。这一过程的主要作用是排除焊件表面的油污、氧化物等杂质，使纯将的金属表面暴露出来。焊接时，由于上声极的超声波振动，使其与上焊件之间产生摩擦而造成暂时的连接，然后通过它们直接将超声波振动能传递到焊件间的接触表面上，在此产生剧烈的相对摩擦，由初期个别凸点之间的摩擦逐渐扩大到面摩擦，同时破坏、排挤和分散表面的氧化膜及其他附着物。

　　（2）温度升高阶段：在继续的超声波往复摩擦过程中，接触表面温度升高（焊区的温度约为金属熔点的35％～50％），变形抗力下降，在静压力和弹性机械振动引起的交变节应力的共同作用下，焊件间接触表面的塑性流动不断进行，使已被破碎的氧化膜继续分散甚至深入到被焊材料内部，促使纯金属表面的原子无限接近到原子能发生引力作用的范围内，出现原子扩散及相互结合，形成共同的晶粒或出现再结晶现象。

　　（3）固相接合阶段：随着摩擦过程的进行，微观接触面积越来越大，接触部分的塑性变形也不断增加，焊接区内甚至形成涡流状的塑性流动层，出现焊件间的机械咬合。焊接初期咬合点较少，咬合面积也较少，接合强度不高，很快被超声波振动所引起的切应力所破坏。随着焊接过程的进行，咬合点数和咬合面积逐渐增加，当焊件之间的结合力超过上声极与上焊件之间的结合力时，切向振动不能切断焊件之间的结合，形成牢固的接头。

二、超声波金属焊接机的原理

　　超声波金属焊接机接头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，它们之间相互影响，相互制约，并和焊件的厚度、表面状态及其常温性能有关。

　　（1）机械嵌合：超声波金属焊接接头中常见到两焊件接触处形成塑性流动层，并呈现犬牙交错的机械嵌合，这种接合对连接强度起到有利的作用，但并不是金属的连接，在金属与非金属之间的超声波金属焊接接时，这种机械嵌合作用占主导地位。

　　（2）金属原子间的键合：在超声波金属焊接接接头中，焊接界面之间存在大量被歪扭的晶粒，这些晶粒是跨越界面的“公共晶粒”，其尺寸与母材金属的晶粒无明显差别，接头不存在明显的界面，两材料之间通过金属原子的键合而连在一起。可以认为，在焊接开始时，待焊材料在摩擦功的作用下发生强烈的变形和塑性流动，特别是氧化膜去除或破碎以后，为纯净金属表面之间的接触创造了条件，而继续的超声弹性机械振动以及温升，又进一步造成金属晶格上的原子处于受激状态，当金属原子相互接近到0.1～0.3nm时，就有可能出现原子间相互作用的反应区，形成金属键。

　　（3）金属间的物理冶金：超声波金属焊接接中还存在着由于摩擦生热所引起的再结晶、扩散、相变以及金属间化合物形成等冶金过程。到目前为止，该方面的研究较少，缺乏必要的证据，特别是短时间焊接时，接头中不一定出现再结晶组织强相变，但仍然能够形成接头，由此可知，再结晶，扩散和相变不是形成接头的必要条件。

　　（4）界面微区的熔化现象：超声波金属焊接接时，微区焊接温度很难精确测量，不能排除微区中出现局部熔化现象。用高倍透射电子显微镜对0.4mm厚的各种Al和Cu接头进行了微观组织分析，发现同种材料的焊缝厚度在μm范围内，焊缝区的晶粒尺寸只有0.05～0.2μm，而轨制母材的晶粒为5～50μm。如果用一般的方法将母材经过塑性变形和低于熔点的不同温度退火，此时再结晶形成的晶粒均>3μm，而没有发现更细小的晶粒。当Al和Cu进行超声波金属焊接接时，也同样发现连接区有焊接时新形成的微细晶粒，而且都是等轴晶粒。电镜分析中还观察到，在连结区微细晶粒边界的转角处有非熔化质点存在，这正是含有非熔化质点的金属加热熔化后发生凝固的特点。可以认为，超声波金属焊接时，界面薄层或局部发生了短时熔化及随后的高速冷却过程。

三、超声波金属焊接机适用产品

1，镍氧电池镍网与镍片互熔。超声波镍片焊接机

2，锂电池，聚合物电池铜箔与镍片互熔，铝箔与铝片互熔。超声波铝箔铝片焊接机

3，电线互熔，偏结成一条与多条互熔。超声波电线焊接机

4，电线与各种电子元件，接点，连接器互熔。

5，各种家电用品，汽车用品的大型散热座。

6，电磁开关，无熔丝开关等大电流接点，异种金属片的互熔。

7，金属管的封尾，切断可水，气密。铜管封尾机

8，非晶硅太阳能电池板正负极电流引出线焊接，接线盒位焊接。
9，太阳能太阳能板滚焊机紫铜板和紫铜管的焊接

四、超声波金属焊接机应用特例

铝带与铝盖金属焊接机;镍带与铜箔金属焊接(多点)；铝带与铝箔焊接超声波金属焊接机(条形);铝带与铝箔焊接铝片焊接机(条形)；铝带与铝箔焊接(多点);镍带与铝带金属焊接机设备；镍带与铜箔；镍带与铜箔多层；铝带与铝箔多层超声波金属点焊机；铝壳与铝镍复合带金属焊接;镍带与铜箔多层；铝带与铝箔多层；铜管封尾；汽车线束焊接机；马达端子等焊接。