La pulizia ad ultrasuoni avviene all’interno di una vasca d'acqua in cui viene generata una serie costante di onde che si espandono e si comprimono alternativamente per creare bolle microscopiche. Le bolle implodono, provocando un'azione di lavaggio non abrasiva con efficacia superiore ai metodi di pulizia tradizionali. Onde d’acqua e onde sonore sono la componente chiave del sistema di pulizia ad ultrasuoni.
Per misurare la frequenza o i cicli al secondo si impiegano gli hertz. Quindi 1 Hz corrisponde a un ciclo di un'onda sonora al secondo, 20 Hz corrispondono a 20 cicli, e così via. L’orecchio umano può percepire quando la frequenza aumenta o diminuisce in base all'altezza del suono emesso. Maggiore è la frequenza, maggiore è il tono. Più bassa è la frequenza, più bassa è la tonalità.
Ciò che è veramente unico nella processo di pulizia ad ultrasuoni, è l’impiego di frequenze troppo alte per essere udite dalle persone. Ciò che è udibile per gli esseri umani è compreso tra 20 Hz e 20 kHz (1 kilohertz equivale a 1000 hertz). Nella pulizia ad ultrasuoni, le frequenze utilizzate possono variare da 15 kHz a 400 kHz. È raro, tuttavia, trovare parti che necessitino di essere pulite a frequenze estreme: la frequenza tipica utilizzata per le applicazioni di pulizia ad ultrasuoni si avvicina a 40 kHz.
In generale, per capire quale frequenza possa funzionare meglio per una specifica applicazione di pulizia, è possibile seguire le indicazioni di seguito riportate.
Le frequenze più basse (20-25 kHz) sono le migliori per la pulizia a ultrasuoni delle parti più grandi. È possibile ad esempio utilizzare queste frequenze per pulire materiali automobilistici di grandi dimensioni. Le frequenze più basse tendono a pulire in modo più aggressivo e per questo non sono adatte per piccole parti.
Per applicazioni di pulizia più sensibili e delicate, è meglio usare frequenze più alte. Nelle frequenze più alte, le onde sono in grado di penetrare più facilmente attraverso piccoli fori e fessure.
All'aumentare della frequenza, la dimensione della bolla di cavitazione diminuisce e diventa meno aggressiva. Il risultato potrebbe essere l'incapacità di rimuovere alcuni contaminanti. A 25 kHz, le bolle di cavitazione sono molto più grandi ed aggressive, ideali per pulire parti più massicce come blocchi motore e stampi con sporco tenace. Tuttavia questa aggressività può danneggiare la finitura superficiale della parte, se non si presta attenzione. Parti con finitura lucida, ad esempio, non possono essere lavate a 25 kHz.
Le frequenze più alte (da 68 kHz a 170 kHz) dovrebbero essere usate su oggetti che necessitano di una pulizia particolarmente delicata, di livello inferiore al micron. Ciò include l'elettronica e l'ottica di precisione. Queste frequenze più alte producono bolle di cavitazione di dimensioni inferiori al micron che possono navigare nelle fessure più piccole. Frequenze più elevate vengono spesso utilizzate per pulire apparecchiature farmaceutiche, impianti medici, componenti in titanio, elettronica delicata e ottiche di precisione.
Per la maggior parte delle applicazioni, 40 kHz è la scelta migliore perché rappresenta il miglior equilibrio tra potenza e dimensione della bolla di cavitazione. Questo è il motivo per cui viene utilizzata in oltre il 90% di tutti i sistemi di pulizia a ultrasuoni industriali. Le bolle di cavitazione a 40 kHz hanno una dimensione di circa un micron, abbastanza piccole da entrare in piccole fessure e fori ciechi. È anche abbastanza potente da rimuovere contaminanti ostinati ma abbastanza delicata per tutti i materiali, tranne i più fragili.