超音波清洗主要是通過換能，將功率超聲頻源的聲能轉換成機自動清洗機械振動，將超音波輻射到清洗槽中的清洗液。由於受到超音波的輻射，使槽內液體中的微氣泡能夠在聲波的作用下從而保持振動。當聲壓或者聲洗淨機強受到壓力到達一定程度時候，氣泡就會迅速膨脹，然後又突然閉合。在這段過程中，氣泡閉合的瞬間產生衝擊波，使氣泡周圍產生1012-1013Pa的壓力，這種超音波空化所產生的巨大壓力能破壞不溶性污物而使他們分化於溶液中，蒸汽型空化對污垢的直接反復衝擊。一方面破超音波洗淨設備壞污物與清洗件表面的吸附，另一方面能引起污物層的疲勞破壞而被駁離，氣體型氣泡的振動對固體表面進行擦洗，污層一旦有縫可鑽，氣泡立即“鑽入”振動使污層脫落，由於空化作用，兩種液體在界面迅速分散而乳化，當固體粒子被油污裹著而粘附在清洗件表面時，油被乳化、固體粒子自行脫落，超聲在清洗液中傳播時會產生正負交變的聲壓，形成射流，衝擊清洗件，同時由於非線性效應會產生聲流和微聲流，而超聲射流在固體和液體界面會產生高速的微射流，所有這些作用，能夠破壞污物，除去或削弱邊界污層，增加攪拌、擴散作用，加速可溶性污物的溶解，強化化學清洗劑的清洗作用。由此可見，凡是液體能浸到且聲場存在的地方都有清洗作用，其特點適用於表面形狀非常復雜的零件的清洗。尤其是采用這一技術後，可減少化學溶劑的用量，從而大大降低環境污染。
在液體中傳播的超音波能對物體表面的污物進行清洗，其原理可用“空化”現像來解釋：超音波振動在液體中傳播的音波壓強達到一個大氣壓時，其功率密度為0、35w/cm²，這時超音波的音波壓強峰值就可達到真空或負壓，但實際上無負壓存在，因此在液體中產生一個很大的力，將液體分子拉裂成空洞一空化核。此空洞非常接近真空，它在超音波壓真空回收機強反向達到最大時破裂，由於破裂而產生的強烈衝擊將物體表面的噴洗機污物撞擊下來。這種由無數細小的空化氣泡破裂而產生的衝擊波現像稱為“空化”現像。
采用超音波清洗，一般配合使用兩種清洗劑：化學清洗劑(表面活性劑)和脫鹽水。清洗劑是對清洗件表面進行潤濕、滲透、膨脹化學作用，而超音波清洗是物理震蕩作用，逐漸將冷卻器翅片間的雜質震蕩破碎剝離出來，兩種作用相結合，以對物體進行充分、徹底的清洗。
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