超聲波清洗作用原理主要是超聲波的空化效應，空化效應原理即超聲波電源發出高頻信號通過超聲波能量轉換器（壓電陶瓷片）轉換成高頻機械能，這些能量通過不銹鋼清洗槽傳遞到清洗溶液和溶劑中，超聲波形成疏密程度不同的輻射能量，使清洗溶液流動而產生無數微小的氣泡（氣泡大小約50-500μm），這些氣泡在超聲波負壓區形成和加強，在超聲波正壓區瞬間閉合和分裂，這樣形成相當于一千個大氣壓的瞬間高壓，這些瞬間高壓不斷地產生并沖擊清洗工件表面和工件其它液體滲入超聲能量到達部分，從而達到對工件良好的清洗的目的。超聲波清洗機在空化作用的同時還會產生一些次級效應，如：機械效應，熱效應，直流進水加速度效應等，而這些效應又加速了超聲清洗的作用，這樣超聲波清洗就大大縮短了清洗時間，提高了清洗效率，并且達到全面清洗效果。從超聲波清洗機原理作用過程中我們可以看出有幾個相關重要參數起著重要作用，主要有：超聲波頻率，超聲功率，超聲波能量轉換器，超聲波發生器，清洗槽和清洗溶液及清洗劑等。
影響超聲波清洗機清洗效果的幾個重要因素有：超聲功率（功率密度）、超聲頻率、超聲波驅動方式、清洗槽材質、清洗溫度、清洗時間和清洗介質和溶劑等。
1，超聲功率，一般指功率密度，超聲波功率密度=發射功率(W)/發射面積(cm2)，實驗室用超聲波清洗器通常≥0.3W/cm2，生產用超聲波清洗機設備通常≥0.5W/cm2.超聲波清洗效果不一定與(功率×清洗時間)成正比，有時用小功率，花費很長時間也沒有清除污垢。而如果功率達到一定數值，有時很快便將污垢去除。若選擇功率太大，空化強度將大大增加，清洗效果是提高了，但這時使較精密的零件也產生蝕點，得不償失，而且清洗缸底部振動板處空化嚴重，水點腐蝕也增大，在采用三氯乙烯等有機溶劑時，基本上沒有問題，但采用水或水溶性清洗液時，易于受到水點腐蝕，如果振動板表面已受到傷痕，強功率下水底產生空化腐蝕更嚴重，因此要按實際使用情況選擇超聲功率。
2，超聲頻率，超聲波頻率∮≥20KHz，頻率從28kHz到120kHz之間，可以分為低頻，中頻，高頻3段。頻率越高振動次數越多，振幅越小，頻率越低振幅越大。一般實驗室用超聲波清洗儀器清洗頻率為40KHz，一些高精密清洗頻率≥40KHz或更高，高頻通常被用于清洗較小、較精密的零件，或清除微小顆粒；生產用超聲波清洗設備頻率在40KHz≥∮≥20KHz。
3，超聲波驅動方式和驅動元器件選用，它激式和自激式。超聲波發生器驅動元器件常見類型有IGBT和MOS管，IGBT的特點是功率大，耐壓高，價格也高。MOS管的特點是工作頻率高，控制容易。
4，清洗槽的材質和板材厚度，常用材質有201,304和316不銹鋼，材質厚度有1mm，1.5mm和2mm等。
5，清洗介質和溶劑，常用超聲波清洗劑一般兩類清洗劑:化學溶劑、水基清洗劑等。合理的選用清洗介質和溶劑可以提高超聲波清洗效果。
6，清洗溫度，超聲波在30℃-50℃時的空化效果最好，而清洗劑的最佳溫度50℃-70℃。超聲波清洗器通過加熱裝置和制冷裝置而達到最佳的清洗溫度。實驗室用超聲波清洗儀一般采用加熱板加熱，工業用超聲波清洗機一般采用在清洗缸外邊繞上加熱電熱絲進行溫度控制。多數恒溫清洗機采用冷凝管制冷。
7，清洗時間，根據清洗工件類型不同而不同，具體根據清洗工藝和實際經驗而定。
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