超音波洗浄と製品重量の関係性について

Ｑ：強度と言うのは、硬度のことでしょうか？　
Ａ：硬度ではありません

Ｑ：洗浄時に製品を固定させている冶具の影響もあるのでしょうか？
Ａ：あります

Ｑ：製品重量によって、超音波の影響が異なることはありうるのでしょうか？
Ａ：影響（超音波の伝搬状態）は異なります

Ｑ：何を一定にして行うのが、より正しい評価となるのでしょうか？
Ａ：すべて一定にすることはできません、繰り返しの中で一定にする必要があるパラメータを見つけていく必要があると思います

頑張ってください、経験と理論の学習を続けてると必ず対処できます
（強度については材料力学、冶具の影響については流体力学、超音波の伝搬状態については弾性波動論、パラメータの検出については時系列の統計解析（多変量自己回帰モデルの利用）を参考にするとよいと思います）

回答者の皆さんとちょっと違う角度から、
洗浄の場合の考え方として、
どうも｢一定｣ということにこだわりがあるようにお見受けします。

洗浄の条件を一定にしていらっしゃるようですが、
ワーク側は、結構、ラフな扱いのようですね。
これでは、最悪の場合、結果的に、洗浄機を通したという程度になっていしまいます。
洗浄の程度を問題にするのは分かりますが、ワーク側の条件を配慮せずに時間一定はちょっと乱暴でしょう。

｢製品毎のバラツキ｣を問題とされているようなので、
同じ製品では、バラツキは無いもの受け止めていますが、、
まずは、一番好ましい製品と、最も好ましくない製品との違いを確認されるのが良いと思います。
その後は、皆さんのアドバイスもありますので、条件を固めていけると思います。

超音波による洗浄は、ご存知でしょうか？
“超音波洗浄”“原理”で検索した内容が以下の内容です。
http://asahi-scuba.jp/newpage102.html
http://www.choonpa.com/tisiki-1.htm

さて、超音波には、周波数があり、波長というものが存在しています。
その波長で、キャビテーションの強い所と弱い所が存在します。
因って、プラスティックのフックに引っ掛けての洗浄は、その波長
により、洗浄ムラ（斑）ができます。
この様な場合は、プラスティックのフックを揺動させます。
その長さは、波長＋αです。

以上が、アドバイスです。

後、プラスティックのフック材質によっては、超音波を通さない
影を作る性質の物があります。すると、影の部分の洗浄効果は、
期待できません。
詳細は、購入した超音波洗浄メーカーに確認して下さい。

超音波は医療や探傷に関しては研究が行われていますが
洗浄に対応するような研究は大変少なく
原理からの類推による一般論が多いのが実態だと思います
（気圧の変化による影響なども研究はありませんが
　超音波洗浄が安定しない大きな原因です
　オーバーフローなどによる対策はあります）

洗浄性に対する製品構造（強度）の影響は大きいです
強度バランスが悪いと超音波を減衰させ洗浄効果が小さくなります

０．５ｍｍの径の１０ｃｍの金属棒の洗浄を行った経験を紹介します
間接容器（ガラス、ステンレス）を利用して
均一で安定した超音波を実現させ対処しました
（強度の低い部品と同様なことが標準メッシュの洗浄籠で
　超音波が減衰する現象にみられます）

本質的には超音波の洗浄部品への伝搬状態を確認することが必要です
洗浄効果が変わるのは伝播する超音波の周波数やレベルが
洗浄物の構造、位置、水槽の状態により大きく変化するからです

安定した洗浄を行うためには各種の工夫を必要としますので
大きな原因からかいぜんされてはどうでしょうか

超音波洗浄の場合、定在波によってキャビテイションの強い所と弱い所が発生します。定在波の弱い所では洗浄効果が弱くなります。
したがって、むらなく洗浄するには洗浄物を上下させるか、かごに入れて定在波の強い所に洗浄物をセットするなどの工夫が必要と思います。
＞製品は1mm程度の厚さの・・数ｇ程度の軽い品
であれば重量の影響は少ないと思いますが、洗浄物が定在波で超音波の弱い部分にあると洗浄効果が低下すると思います。
また、洗浄物が重なりあったりすると超音波の強度が弱くなり洗浄効果が低下します。
ちなみに定在波のピッチＬは洗浄液が水の場合、L=1500（ｍ/sec）／２／F（ｋHz)で計算できます。Fは超音波の周波数です。
したがって、F=２０ｋHzではL=37.5mm、F=40ｋHzで19mmとなります。

>かごの設計時に考慮することとして、何を基準にするのが良いのでしょうか？
回答でも申し上げましたが、重なり合わないようにすること。上下に重ねる場合、λ（波長）/４以上隙間を空ける必要があります。
いずれにしても、洗浄が上手く行った時と上手く行かない時の条件（振動子から距離、洗浄水の温度、超音波装置の運転開始後の経過時間等）を調べてみてはと思います。
特に水の場合、空気が溶け込んでいるとキャビテーションが弱くなって洗浄性が低下するのでしばらく超音波装置を運転して脱気するとキャビテーションが強くなり、洗浄効果が向上します。だたし水温が上昇するとキャビテーションが弱くなります。
超音波洗浄ではキャビテーションを強くしてワークに均一に照射するようにするのがポイントと思います。
　そのためには、出来れば水中マイクで音圧を測定して、洗浄性を検討するのも一つの方法と思います。
　なお、脱気については真空脱気装置があり、これで液中の酸素濃度を１０ppm以下にすると強力なキャビテーションを発生させることが出来ます。
超音波洗浄については経験的なノウハウの積み重ねが必要と思いますので
一度、メーカに相談されては如何でしょうか。