超聲波在超聲波在本質(zhì)上和聲波是一樣的，都是機(jī)械振動(dòng)在彈性介質(zhì)中的傳播過程，超聲波和聲波的區(qū)別僅在于頻率范圍的不同。聲波是指人耳能聽到的聲音，一般認(rèn)為聲波的頻率在20～20000赫范圍內(nèi)，而振動(dòng)頻率超過20千赫以上的聲波則稱為超聲波。超聲波中振動(dòng)頻率在100千赫以下的稱為低頻超聲波；振動(dòng)頻率在100千赫以上到數(shù)十兆赫的稱為高頻超聲波。用于清洗的超聲波所采用的頻率為20～400千赫，屬于低頻及高頻超聲波的范圍。
超聲波清洗時(shí)，在超聲波的作用下，機(jī)械振動(dòng)傳到清洗槽內(nèi)的清洗液中，使清洗液體內(nèi)交替出現(xiàn)疏密相間的振動(dòng)，液體不斷受到拉伸和壓縮。疏的地方受到拉伸，形成微氣泡(空穴)；密的地方受到壓縮。由于清洗液內(nèi)部受超聲波的振動(dòng)而頻繁地拉伸和壓縮，其結(jié)果使微氣泡不斷地產(chǎn)生和不斷地破裂。微氣泡破裂時(shí)，周圍的清洗液以巨大的速度從各個(gè)方向伸向氣泡的中心，產(chǎn)生水擊。這種現(xiàn)象可以通過肉眼直接觀察到，即在清洗液中可以看到有劇烈活動(dòng)的氣泡，而且清洗液上下對(duì)流。此時(shí)若將手指浸入清洗液中，則有強(qiáng)烈針刺的感覺。上述這種現(xiàn)象稱為超聲空化作用。
超聲清洗就是利用了空化作用的沖擊波，其清洗過程中由下列四個(gè)因素作用所引起。
(1)因空泡破滅時(shí)產(chǎn)生強(qiáng)大的沖擊波，污垢層在沖擊波的作用下被剝離下來(lái)，即分散及脫落。
(2)因空化現(xiàn)象產(chǎn)生，由沖擊形成的污垢層與表面之間的間隙和空隙滲透，由于這種小氣泡與聲壓同步膨脹，收縮，產(chǎn)生像剝皮那樣的物理力重復(fù)作用于污垢層，污垢一層層被剝開，小氣泡再繼續(xù)向前推進(jìn)，直到污垢層被剝下為止。這就是空化二次效應(yīng)。
(3)超聲清洗中清洗液的超聲振動(dòng)本身對(duì)清洗的作用力
(4)清洗劑也溶解了污垢，產(chǎn)生乳化分散的化學(xué)力。
(5)空化閡與介質(zhì)的粘滯性有關(guān)，粘度大，表面張力大，空化閡高。
(6)空化閡與液體含氣量有關(guān)，含氣量越少，空化閡越高。
(7)空化閡與清洗液溫度有關(guān)，清洗液溫度升高，對(duì)空化有利。但清洗液溫度過高時(shí)，氣泡中蒸氣壓增大，因在氣泡閉合期增強(qiáng)了緩沖作用而使空化減弱。而溫度還與清洗液的溶解度有關(guān)。對(duì)于水清洗液較適宜的溫度約為60度。
　　在超聲空化作用一定時(shí)間后，被清洗件上的污垢逐漸脫落(當(dāng)然也有清洗液本身的作用在內(nèi))，這就是超聲波清洗的基本原理。
較長(zhǎng)時(shí)間的超聲空化作用，會(huì)使被清洗件表面的基體金屬有一定程度的剝落，這稱為空化的浸蝕作用。
超聲沖擊波能在液體中產(chǎn)生微沖流，具有攪拌作用。在不相溶的兩相液體中，微沖流能促使兩液相面加速互相分散，具有乳化作用。
超聲空化的產(chǎn)生是依附于空化核進(jìn)行的，而被清洗件表面的縫隙正好是空化核的中心。
總之，超聲波清洗是超聲空化作用、浸蝕作用、攪拌作用、乳化作用及空化核作用的綜合表現(xiàn)。其中空化作用在超聲波清洗中是起主要作用的，它能破壞污垢微粒在被清洗件表面的粘附狀態(tài)。再加上微沖流的作用，使清洗液產(chǎn)生振動(dòng)和攪拌，將污垢從被清洗件表面清除干凈。而乳化作用則使清洗下來(lái)的油污很快地分散、乳化在清洗液中。
應(yīng)當(dāng)指出，超聲波清洗過程中，除了超聲波的上述作用外，還有所采用的清洗液的浸潤(rùn)、浸透、乳化、分散及溶解等作用，其結(jié)果必然大大加速清洗過程，提高清洗效果。
。
4.　超聲波清洗效果及相關(guān)參數(shù)：
a.清洗介質(zhì)：采用超聲波清洗，一般有兩種清洗劑：化學(xué)清洗劑和水基清洗劑。清洗介質(zhì)是化學(xué)作用，而超聲波清洗是物理作用，兩種作用相結(jié)合，以對(duì)物體進(jìn)行充分、徹底的清洗。
b. 功率密度：超聲波的功率密度越高，空化效果越強(qiáng)，速度越快，清洗效果越好。單對(duì)于精密的、表面光潔度甚高的物體，采用長(zhǎng)時(shí)間的高功率密度清洗會(huì)對(duì)物體表面產(chǎn)生“空化”腐蝕。
c. 超聲波頻率： 超聲波頻率越低，在液體中產(chǎn)生空化越容易，作用也越強(qiáng)。頻率高則超聲波方向性強(qiáng)，適合于精細(xì)的物體清洗。
d. 一般來(lái)說(shuō)，超聲波在30oС~40oС時(shí)空化效果***好。清洗劑則溫度越高，作用越顯著。通常實(shí)際應(yīng)用超聲波清洗時(shí)，采用30oС~60oС的工作溫度。
5.超聲波清洗特點(diǎn)：
1）、 　清洗效果好　　
就清洗方式而言，運(yùn)用于工業(yè)清洗的清洗方式一般為手工清洗，有機(jī)溶劑清洗，蒸汽氣相清洗，高壓水射流清洗和超聲波清洗。不論工件形狀多么復(fù)雜，將其放入清洗液內(nèi)，只要是能接觸到液體的地方，超聲波的清洗作用都能達(dá)到。尤其是對(duì)于形狀和結(jié)構(gòu)復(fù)雜、手工及其它清洗方式不能完全有效地進(jìn)行清洗的工件，具有顯著的清洗效果。清洗時(shí)液體內(nèi)產(chǎn)生的氣泡非常均勻，工件的清洗效果也非常均勻一致。超聲波清洗可根據(jù)不同的溶劑達(dá)到不同的效果，如 ：除油、除銹或磷化，配合清洗劑的使用，加速污染物的分離和溶解，可有效防止清洗液對(duì)工件的腐蝕。
2）、 清洗成本低　　
在所有清洗方式中，清洗成本大體可分為：設(shè)備成本和消耗成本。超聲波清洗設(shè)備使用壽命約為十年，除設(shè)備購(gòu)置成本高于手工清洗和有機(jī)堿性溶劑刷洗外，低于氣相清洗和高壓水射流清洗，對(duì)于消耗成本，以功率為1KW，價(jià)格約為1萬(wàn)元的超聲波清洗機(jī)為例，工作一小時(shí)，耗電1度，費(fèi)用約為0.5元，堿性金屬清洗劑1公斤，價(jià)格約為20元，可反復(fù)使用20-50個(gè)小時(shí)（根據(jù)污染程度而定），相當(dāng)于0.4-1元/小時(shí)，而一般工件清洗時(shí)間僅為3-15分鐘即可，且一次清洗可對(duì)一定數(shù)量及體積的工件同時(shí)清洗，因此對(duì)于消耗成本而言，采用超聲波清洗，不僅清洗效果***好，而且清洗成本相當(dāng)于不到0.04元/件，還不算節(jié)省的勞動(dòng)力成本，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于其他各類清洗方法。
3）、超聲波清洗與其他清洗方法的比較：

4) 超聲波清洗還可有效地降低污染，減少有毒溶劑對(duì)人類的損害， 有清洗潔凈度高、清洗速度快等。
超 聲 波 設(shè) 備 的 組 成
　　標(biāo)準(zhǔn)超聲波清洗設(shè)備由三部分組成：超聲波發(fā)生器（又稱超聲波電源）、換能器及其它的輔助系統(tǒng)。超聲波發(fā)生器將工頻電轉(zhuǎn)變成 28KHZ以上的高頻電信號(hào)，通過電纜輸送到換能器上。一般超聲波換能器是固定在清洗槽的底板上，清洗槽內(nèi)裝滿了液體，當(dāng)換能器被加上高頻電壓后，它的壓電陶瓷元件在電場(chǎng)作用下便產(chǎn)生縱向振動(dòng)。超聲波換能器（又稱聲頭）是一種高效率的換能元件，能將電能轉(zhuǎn)換成強(qiáng)有力的超聲波振動(dòng)，在產(chǎn)生超聲波振動(dòng)時(shí)，仿佛是一個(gè)小的活塞，振幅很小，約只有幾微米。但這個(gè)振動(dòng)加速度很大（幾十至幾千個(gè)g）；槽上具有許多個(gè)換能器，施加相同的頻率及相位的電能時(shí)，就合成了一個(gè)巨大的活塞進(jìn)行往復(fù)振動(dòng)，這種振動(dòng)的現(xiàn)象，就是平時(shí)我們所說(shuō)的超聲波。以下是超聲波的組成部分說(shuō)明：
(1)換能器：采用特種鋯酸鈦酸鉛（PZT）壓電陶瓷片組成的三明治式的振動(dòng)頭具有效率高、壽命長(zhǎng)、不易發(fā)生故障的優(yōu)點(diǎn)。換能器采用特種耐高溫、耐振動(dòng)、高粘度的樹脂膠輔以特殊的方法加以固定絕不脫落，且可耐受100℃~150℃的高溫
(2)超聲波發(fā)生器（電源）：采用功率MOS管超聲波發(fā)生器，電路***，結(jié)構(gòu)完整，輔以靈敏可靠的集成控制系統(tǒng)，保證了超聲波清洗機(jī)在各種負(fù)載下穩(wěn)定工作。發(fā)生器體積小巧，外觀新穎，操作十分簡(jiǎn)便，產(chǎn)品質(zhì)量及技術(shù)水準(zhǔn)可與國(guó)外同類產(chǎn)品相媲美，一經(jīng)推出便受到了同行的重視，更得到了廣大用戶的歡迎。各種超聲波發(fā)生器可獨(dú)立工作，亦可多組并聯(lián)使用，以完成大規(guī)模清洗工程。維修簡(jiǎn)單，若有一組發(fā)生故障時(shí)，不影響其它各組的工作，此點(diǎn)對(duì)于生產(chǎn)線來(lái)說(shuō)，更為重要。機(jī)箱內(nèi)裝有散熱風(fēng)扇施行強(qiáng)制冷風(fēng)，確保長(zhǎng)期工作的安全性。
(3)加熱及溫度控制系統(tǒng)：加熱器采用鑄鋁加熱片，可耐酸堿，壽命長(zhǎng)。加熱的目的是將清洗劑加熱以增加清洗機(jī)的洗滌效果，溫度自動(dòng)控制，可在適當(dāng)范圍內(nèi)隨意調(diào)整
(4) 清洗槽：清洗槽采用SU304不銹鋼經(jīng)氬弧焊焊制而成，槽體上設(shè)置有排渣檢修口、保溫隔聲層等
(5)槽液循環(huán)過濾系統(tǒng)：在該系統(tǒng)中設(shè)有過濾器，對(duì)槽液進(jìn)行動(dòng)態(tài)過濾，以維持槽液的清潔度。當(dāng)工件出槽，經(jīng)過過濾的液體流經(jīng)槽體上部的噴淋環(huán)節(jié)對(duì)工件進(jìn)行一次沖洗，以便沖掉工件出槽，以避免其對(duì)下道槽液造成污染 。
(6)輸送系統(tǒng)：根據(jù)被清洗工件的形狀、體積、批量等確定超聲波清洗機(jī)的輸送方式及控制方式。典型的輸送方式有——懸鏈、網(wǎng)帶、雙鏈、步進(jìn)、電葫蘆、自行葫蘆、滾筒、轉(zhuǎn)盤、龍門架、機(jī)械手、吊籃、推盤等等。
(7)噴淋漂洗系統(tǒng)：根據(jù)被清洗工件的表面狀況，有的清洗機(jī)配備噴淋漂洗工序，將超聲波清洗和噴淋清洗有機(jī)地結(jié)合起來(lái)。
　　 (8)烘干系統(tǒng)：根據(jù)被清洗工件的狀況，有的清洗機(jī)配備烘干系統(tǒng)，烘干系統(tǒng)主要由加熱器、風(fēng)機(jī)、吹風(fēng)噴嘴等組成，溫度自動(dòng)控制。
超聲波設(shè)備的應(yīng)用
7、清洗應(yīng)用表