WO2014119342A1

WO2014119342A1 - 部材接合方法、部材接合構造、および継手管

Info

Publication number: WO2014119342A1
Application number: PCT/JP2014/050074
Authority: WO
Inventors: 浅見　桂一; 友紀今村; 欣司瀧口
Original assignee: オリンパス株式会社
Priority date: 2013-02-01
Filing date: 2014-01-07
Publication date: 2014-08-07
Also published as: CN104520057A; EP2952283A1; JP2014147962A; EP2952283A4; US20150145241A1

Abstract

第１の部材（２）の第１板状部（２ａ）と第２の部材（３）の第２板状部（３ａ）とをレーザ溶接によって接合する部材接合方法であって、第１板状部（２ａ）、第２板状部（３ａ）が厚さ方向に重なるように、第１の部材（２）と第２の部材（３）とを配置する部材配置工程と、第２板状部と重なる第１板状部（２ａ）にレーザ光（Ｌ１）を照射することにより、溶融部（４Ａ）を形成する第１のレーザ照射工程と、溶融部（４Ａ）が固化して溶融固化部（４ａ）が形成された後に、溶融固化部（４ａ）を挟んで第１板状部（３ａ）に向けて溶融固化部（４ａ）の表面にレーザ光を照射して、溶融固化部（４ａ）と溶融固化部（４ａ）に対向する第２板状部（３ａ）とを溶融させて合金からなる溶接部（４ｂ）を形成し、溶接部（４ｂ）を介して第１板状部（２ａ）、第２板状部（３ａ）を接合する第２のレーザ照射工程と、を備える。

Description

部材接合方法、部材接合構造、および継手管

　本発明は、部材接合方法、部材接合構造、および継手管に関する。本願は、２０１３年２月１日に、日本に出願された特願２０１３－１８７８３号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

　従来、例えば、管部材の先端に他の管部材を連結したり、管部材の側面に分岐管を連結したりすることにより継手管を形成する場合に、レーザ溶接を行って管部材同士を接合する場合がある。すなわち、一方の管部材の端部を他方の管部材の端部に挿入し、管部材同士を板厚方向に重ね合わせ、この重ね合わせ部分にレーザ光を照射して溶接する部材接合方法、これを用いて製造された部材接合構造、および継手管が知られている。
　また、特許文献１に記載されたように、一方の管部材の端部を他方の管部材の端部に挿入し、管部材同士を板厚方向に重ね合わせ、この重ね合わせ部分において、内側に配置された管部材の端部の内径を広げることにより、管部材同士を接続する技術も知られている。

特許第２８６８７５０号公報

　上記のような従来の部材接合方法、部材接合構造、および継手管には、以下のような課題があった。
　レーザ溶接により部材を接合する場合、管部材の重ね合わせ部分の隙間が大きすぎると、隙間によって管部材同士の熱伝導が妨げられる。このため、種々の溶接不良が発生しやすくなる。例えば、レーザ光が照射された一方の管部材の溶融部が重ね合わされた他方の管部材を十分溶融させることなく硬化して溶接強度が低下したり、溶融材料が隙間内に流れ込んで一方の管部材に孔が空いたりしやすくなる。
　また、例えば、内視鏡に用いる継手管などでは、接合部を全周に形成して、接合部を水密化（液密化）する必要がある場合がある。この場合には、接合強度が十分であっても、周方向の一部に溶接不良が存在すると、水密（液密）が失われる。　このような課題を解決するため、管部材同士の管径の誤差を低減することが考えられる。しかし、この場合、管部材の端部の加工精度を高める必要があるため、部品コストが増大する。また、管部材同士がきつく嵌め合う構成とすると、管部材の挿入の作業性が悪くなる。
　他の方法として、特許文献１のように、十分な隙間を設けて管部材同士を重ね合わせた後、内側管部材の管径を広げることにより隙間を低減することが考えられる。しかしこの場合、管径を広げる治具を管内に挿入しなければならい。このような治具の挿入が困難な部材、例えば、屈曲管同士の接合などには適用できない。
　上述した溶接不良は、接合する部材同士の間に許容できない隙間が生じると発生し、管部材に限らず、例えば、平板同士の接合等でも発生するおそれがある。

　本発明は、上記のような課題に鑑みてなされたものであり、レーザ溶接する部材同士の間に隙間が生じやすい場合にも、容易に、溶接不良を防止できる部材接合方法、部材接合構造、および継手管を提供することを目的とする。

　本発明の第１の態様に係る部材接合方法は、第１の部材の第１板状部と第２の部材の第２板状部とをレーザ溶接によって接合する部材接合方法であって、前記第１板状部と前記第２板状部とが厚さ方向に重なるように、前記第１の部材と前記第２の部材とを配置する部材配置工程と、前記第２板状部と重なる領域における前記第１板状部にレーザ光を照射することにより、前記第１板状部がその厚さ方向にわたって溶融する溶融部を形成する第１のレーザ照射工程と、前記溶融部が固化して溶融固化部が形成された後に、前記溶融固化部を挟んで前記第２板状部に向けて前記溶融固化部の表面にレーザ光を照射して、前記溶融固化部と前記溶融固化部に対向する前記第２板状部とを溶融させて、前記第１板状部の材質と前記第２板状部の材質との合金からなる溶接部を形成し、前記溶接部を介して前記第１板状部と前記第２板状部とを接合する第２のレーザ照射工程と、を備える方法とする。

　本発明の第二の態様によれば、第一の態様に係る部材接合方法において、前記第１のレーザ照射工程では、前記レーザ光をパルス照射し、前記第２のレーザ照射工程では、前記レーザ光を連続照射してもよい。

　本発明の第三の態様によれば、第一又は第二の態様に係る部材接合方法においては、前記第１のレーザ照射工程では、前記溶融部が帯状に連なって形成されるように、前記レーザ光の照射位置を前記第１板状部に対して相対移動してもよい。

　本発明の第四の態様によれば、第一から第三のいずれかの態様に係る部材接合方法においては、前記第２のレーザ照射工程では、前記レーザ光を、前記溶融固化部の表面の内側の領域に照射してもよい。

　本発明の第五の態様によれば、第一から第四のいずれかの態様に係る部材接合方法においては、前記第１板状部および前記第２板状部は、それぞれ管状に形成されてもよい。前記部材配置工程では、前記第１板状部の内部に第２板状部を挿入して配置してもよい。

　本発明の第六の態様によれば、第五の態様に係る部材接合方法においては、前記第１のレーザ照射工程では、前記溶融部を前記第１板状部の全周にわたって連続するように形成してもよい。前記第２のレーザ照射工程では、前記溶接部を前記第１板状部および前記第２板状部の全周にわたって連続するように形成してもよい。

　本発明の第七の態様に係る部材接合構造は、第１の部材の第１板状部と第２の部材の第２板状部とを重ねて配置し、レーザ溶接によって接合した部材接合構造であって、前記第１板状部の材質と前記第２板状部の材質との合金からなり、前記第１板状部と前記第２板状部とが重なった領域において厚さ方向にわたって形成された溶接部と、前記溶接部に隣接する領域において、前記第１板状部が溶融して固化することにより形成された溶融固化部と、を備える。

　本発明の第八の態様によれば、第七の態様に係る部材接合構造においては、前記溶接部は、前記第１板状部側の端部の表面が、前記溶融固化部の表面よりも凹んでいてもよい。

　本発明の第九の態様に係る継手管は、第１の管部材の内部に第２の管部材を挿入し、前記第１の管部材と前記第２の管部材とが径方向に重なる部位においてレーザ溶接によって接合した継手管であって、前記第１の管部材の材質と前記第２の管部材の材質との合金からなり、前記第１の管部材と前記第２の管部材とが重なった領域において厚さ方向にわたって形成された溶接部と、前記溶接部に隣接する領域において、前記第１の管部材が溶融して固化することにより形成された溶融固化部と、を備える。

　上記部材接合方法、部材接合構造、および継手管によれば、レーザ照射を２段階に分けて行うことにより、レーザ溶接する部材同士の間に隙間が生じやすい場合にも、容易に、溶接不良を防止できるという効果を奏する。

本発明の第１の実施形態に係る部材接合構造を示す正面視の模式的な部分断面図である。図１における矢印Ａ方向から視た部分拡大図である。図２ＡにおけるＢ－Ｂ断面図である。本発明の第１の実施形態に係る部材接合方法の工程フローを示すフローチャートである。本発明の第１の実施形態に係る部材接合方法の第１のレーザ照射工程および第２のレーザ照射工程の工程説明図である。本発明の第１の実施形態に係る部材接合方法の第１のレーザ照射工程および第２のレーザ照射工程の工程説明図である。本発明の第１の実施形態に係る部材接合方法の第１のレーザ照射工程および第２のレーザ照射工程の工程説明図である。本発明の第１の実施形態に係る部材接合方法の第１のレーザ照射工程および第２のレーザ照射工程の工程説明図である。本発明の第１の実施形態に係る部材接合方法の溶融固化部の変形例について説明する模式的な断面図である。本発明の第１の実施形態に係る部材接合方法の溶融固化部の変形例について説明する模式的な断面図である。本発明の第１の実施形態に係る部材接合方法の溶融固化部の変形例について説明する模式的な断面図である。本発明の第１の実施形態の第１変形例に係る部材接合構造を示す平面図である。図６ＡのＣ－Ｃ断面図である。本発明の第１の実施形態の第２変形例に係る部材接合構造を示す平面図である。図７ＡのＤ－Ｄ断面図である。本発明の第１の実施形態の第２変形例に係る部材接合方法の第１のレーザ照射工程の工程説明図である。本発明の第１の実施形態の第２変形例に係る部材接合方法の第１のレーザ照射工程の工程説明図である。本発明の第１の実施形態の第２変形例に係る部材接合方法の第２のレーザ照射工程の工程説明図である。本発明の第１の実施形態の第２変形例に係る部材接合方法の第２のレーザ照射工程の工程説明図である。本発明の第１の実施形態の第３変形例に係る部材接合構造を示す平面図である。図９ＢのＥ－Ｅ断面図である。本発明の第２の実施形態に係る部材接合構造を示す模式的な斜視図である。図１０Ａの矢印Ｆから視た平面図である。

　以下では、本発明に係る部材接合方法、部材接合構造、および継手管の実施形態について添付図面を参照して説明する。すべての図面において、実施形態が異なる場合であっても、同一または相当する部材には同一の符号を付し、共通する説明は省略する。

［第１の実施形態］
　本発明の第１の実施形態に係る部材接合構造について説明する。
　図１は、本発明の第１の実施形態に係る部材接合構造を示す正面視の模式的な部分断面図である。図２Ａは、図１における矢印Ａから視た部分拡大図である。図２Ｂは、図２ＡにおけるＢ－Ｂ断面図である。

　本実施形態に係る部材接合構造は、第１の部材の第１板状部と第２の部材の第２板状部とを重ねて配置し、レーザ溶接によって接合した部材接合構造である。
　第１板状部および第２板状部の形状は、互いに重ね合わせることができ、第１板状部の表面側からレーザ光を照射できる形状を有していれば特に限定されない。ここで、「板状」とは、例えば管部材を構成する壁面のように、厚さを有する部材が湾曲した形態を含む。
　また、第１板状部および第２板状部の材質は、レーザ溶接可能な材質から構成されていれば特に限定されない。
　以下では、図１に示す継手管１の例によって、本実施形態に係る部材接合構造を説明する。
　継手管１は、第１の管部材２（第１の部材）と、第２の管部材３（第２の部材）とがレーザ溶接によって接合された部材である。

　第１の管部材２は、例えば、送気や送水を行なう内視鏡の部品として用いられる厚さｔ_２の管状部材である。第１の管部材２は、少なくとも一方の第１端部２ａ（第１板状部）が内径Ｄ_２の真直な円管部を有する。
　第１の管部材２の材質は、例えば、ステンレス、アルミニウム、チタンなどを採用することができる。本実施形態では、一例として、厚さｔ_２＝０．４（ｍｍ）、内径Ｄ_２＝φ４（ｍｍ）のステンレス管を採用している。ここで、寸法は実寸である。

　第２の管部材３は、第１の管部材２の第１端部２ａに接合される厚さｔ_３の管状部材であり、第１端部２ａに内嵌する円管部からなる外径Ｄ_３の第２端部３ａ（第２板状部）を有している。
　第２の管部材３の材質は、例えば、ステンレス、アルミニウム、チタンなどを採用することができる。本実施形態では、厚さｔ_３＝０．３（ｍｍ）、外径Ｄ_３＝φ３．９（ｍｍ）のステンレス管を採用している。ここで、寸法は実寸である。
　第２端部３ａの外径Ｄ_３と第１端部２ａの内径Ｄ_２との呼称寸法が同じ場合、管部材同士の嵌め方は、第２端部３ａを第１端部２ａ内に挿入可能な嵌め合い形式であればよいが、手作業のみで容易に挿入できるようにするためには隙間嵌め形式であることが好ましい。
　一般的にレーザ溶接では、レーザ照射側の被溶接部材（本実施形態では第１の管部材２）の肉厚に対して１０％程度以上の隙間が被溶接部材の間にあると、溶接不良を起こしやすい。
　ただし、本実施形態では後述する部材接合方法を用いるため、管部材同士の間には、厚さｔ_２の３０％以下程度、寸法では０．１２ｍｍ以下程度の隙間があっても、良好なレーザ溶接が可能である。
　本実施形態では、第１の管部材２、第２の管部材３の最大隙間は、内径Ｄ_２－外径Ｄ_３＝０．１（ｍｍ）である。このため、第２端部３ａを第１端部２ａに挿入した状態では、径方向に最大で厚さｔ_２の２５％の隙間が形成される。

　第１の管部材２、第２の管部材３における第１端部２ａ、第２端部３ａを除く部分の形状は、第１端部２ａの外側面にレーザ光を照射可能な形状であれば特に限定されない。図１に示す例では、第１の管部材２は真直な円管であり、第２の管部材３は第２端部３ａの近傍で略直角に屈曲する２つの屈曲部を有するＺ字状の管状部材である。
　第１端部２ａ、第２端部３ａは、それぞれの径方向において、互いに重ねられた状態で、それぞれの全周にわたって連続するように形成された接合部４を介して接合されている。

　接合部４は、図２Ａ、図２Ｂに示すように、溶融固化部４ａと、溶接部４ｂとを備える。溶融固化部４ａは、第１端部２ａの材質のみが溶融して固化することにより形成される。溶接部４ｂは、第１端部２ａおよび第２端部３ａの材質が溶融され、それぞれの成分からなる合金で形成される。

　溶融固化部４ａは、第１端部２ａの中心軸線（図１参照）に沿う厚さ方向の断面形状が、第２端部３ａ側にすぼむ台形状で、第１端部２ａの外側面から端部３ａに向かってわずかに陥没するように形成されている。第２端部３ａ側の先端面４ｃは、第１端部２ａ、第２端部３ａの間に形成された隙間５に貫入し、第２端部３ａの表面に当接するかまたは近接している。
　図２Ｂでは、隙間５の寸法をｈで表しているが、ｈは、場所により異なり、０≦ｈ≦内径Ｄ_２－外径Ｄ_３である。
　溶融固化部４ａは、第１端部２ａの周方向（図２Ａの縦方向）に連続する帯状に形成されている。本実施形態では、後述するレーザ光のパルス照射によって、周方向に断続して形成されるため、溶融固化部４ａの第１端部２ａ側の表面４ｅ（図２Ｂ参照）には、周方向に沿って略扇形の模様が複数連なるうろこ状模様が形成されている。

　溶接部４ｂは、溶融固化部４ａの幅方向（図２Ａの横方向）の中心部において溶融固化部４ａの幅よりも狭い幅の帯状であって周方向の全周にわたって連続して形成されている。また、第１端部２ａの中心軸線（図１参照）に沿う厚さ方向の断面形状は、第１端部２ａの外側面側の溶融固化部４ａから第２端部３ａまでそれぞれの厚さ方向にわたり、第２端部３ａ側にすぼむ台形状に形成されている。
　このため、溶接部４ｂは、溶融固化部４ａの先端面４ｃを貫通して、溶融固化部４ａを第１端部２ａの軸方向（図２Ｂの横方向）に二分している。また、溶接部４ｂの先端面４ｄは、第１端部２ａの反対側となる第２端部３ａの表面に露出している。
　これにより、溶融固化部４ａは、溶接部４ｂの幅方向の両側方に隣接し、溶接部４ｂを挟んでいる。
　溶接部４ｂは、本実施形態では、後述するように、溶融固化部４ａと第２端部３ａとを重ねた部分にレーザ光を連続照射することによって形成される。このため、溶融固化部４ａの表面４ｅとは異なり、溶接部４ｂの第１端部２ａ側の表面４ｆ（図２Ｂ参照）は、うろこ状模様が形成されず、表面４ｅよりもわずかに凹んだ滑らかな凹面になっている。

　溶接部４ｂは、溶融した溶融固化部４ａと第２端部３ａとが混ざって一体化していれば、合金の組成分布が場所により変動していてもよい。したがって、例えば、第１端部２ａ、第２端部３ａの板厚が厚いような場合には、溶接部４ｂの厚さ方向の端部に、第１端部２ａ、第２端部３ａの材質のみからなる部分が残る組成分布なども許容できる。

　このような構成の接合部４は、溶接部４ｂが隙間５を厚さ方向に貫通することによって、溶融固化部４ａと第２端部３ａとを接合しているため、溶接部４ｂによって、隙間５が第１端部２ａの軸方向において遮断されている。このため、本実施形態では、隙間５に流入した液体や気体は、接合部４を越えて移動できないため、第１端部２ａ、第２端部３ａが、水密（液密）状態あるいは気密状態を保って接合されている。

　次に、このような本実施形態に係る部材接合構造である接合部４を形成する本実施形態に係る部材接合方法について説明する。
　図３は、本発明の第１の実施形態に係る部材接合方法の工程フローを示すフローチャートである。図４Ａ、図４Ｂは、本発明の第１の実施形態に係る部材接合方法の第１のレーザ照射工程の工程説明図である。図４Ｃ、図４Ｄは、本発明の第１の実施形態に係る部材接合方法の第２のレーザ照射工程の工程説明図である。図４Ａ、図４Ｃは、第１端部２ａをレーザ照射方向から見た図である。図４Ｂ、図４Ｄは、それぞれ、接合部におけるレーザの照射光軸に沿う断面図である。図５Ａ、図５Ｂ、図５Ｃは、本発明の第１の実施形態に係る部材接合方法の溶融固化部の変形例について説明する模式的な断面図である。

　本実施形態に係る部材接合方法では、図３に示すように、部材配置工程Ｓ１、第１のレーザ照射工程Ｓ２、および第２のレーザ照射工程Ｓ３をこの順に行うことにより接合部４を形成する。

　部材配置工程Ｓ１は、第１板状部と第２板状部とが厚さ方向に重なるように、第１の部材と第２の部材とを配置する工程である。
　本工程では、第１の管部材２の第１端部２ａの内側に、第２の管部材３の第２端部３ａを挿入し、適宜の治具等によって、それぞれを支持して、第１端部２ａと第２端部３ａとが、厚さ方向に重なる位置関係を保持する。
　このとき、第２端部３ａの外面は、第１端部２ａの内面と接触していてもよいが、本実施形態では、第２端部３ａの外径Ｄ_３と第１端部２ａの内径Ｄ_２との大小関係から、大部分の領域に隙間５が形成される。
　また、本実施形態では、第１端部２ａ、第２端部３ａの周方向にわたって全周に接合部４を形成するため、第１端部２ａ、第２端部３ａは、それぞれの中心軸線回りに回転可能に支持されている。
　以上で、部材配置工程Ｓ１が終了する。

　次に、第１のレーザ照射工程Ｓ２を行う。本工程は、第２板状部と重なる領域における第１板状部にレーザ光を照射することにより、第１板状部がその厚さ方向にわたって溶融部を形成する工程である。
　本工程では、第１端部２ａ、第２端部３ａを互いに重ねた状態を保って、図４Ｂに示すように、第１端部２ａの上方かつ外方となる方向から、第１端部２ａにレーザ光Ｌ１をパルス照射する。このとき、第１端部２ａ、第２端部３ａをそれぞれの中心軸線回りに回転させてレーザ光Ｌ１を照射する。レーザ光Ｌ１の照射方向は、鉛直軸と傾斜していてもよいが、鉛直上方から鉛直下方に向かって照射することが好ましい。
　レーザ光Ｌ１のパルス照射により、第１端部２ａのスポット状の照射部位が加熱され、第１端部２ａの略円状の領域が溶融して溶融部４Ａが形成され、溶融部４Ａが自重によって下方側の第２端部３ａに向かって移動する。このため、第１端部２ａの照射側の溶融部４Ａの表面は、周囲の第１端部２ａの表面よりもわずかに凹む。
　レーザ光Ｌ１のパルス照射が停止すると、溶融部４Ａは周囲や第２端部３ａとの接触部において熱を奪われて固化し、溶融固化部４ａが形成される。

　本実施形態では、レーザ光Ｌ１から供給されるパルス発光のエネルギーを、隙間５の大きさが最大となる部位において、溶融固化部４ａの先端面４ｃが第２端部３ａに当接して止まる程度に設定する。
　このようなレーザ光Ｌ１の照射条件としては、例えば、上記に示す第１端部２ａ，第２端部３ａの具体例の場合であって、第１端部２ａの表面におけるスポット径がφ０．４ｍｍ、出力６００Ｗ、照射時間５ｍｓが好適であった。
　レーザ光Ｌ１の発光間隔は２００ｍｓとし、溶融部４Ａが回転方向に沿って連続して形成されるように設定する。
　例えば、第１端部２ａ上における照射中心の相対移動量が、スポット径の５０％となるように設定する。これにより、第１端部２ａ、第２端部３ａの回転とともに、溶融部４Ａが離間することなく断続的に形成される（図４Ａ参照）。
　このようにレーザ光Ｌ１が断続的に照射されることにより、レーザ光Ｌ１が発光停止している間に、溶融部４Ａが放熱して硬化が進むため、溶融固化部４ａの表面４ｅに三日月形のうろこ模様が形成される。
　このようにして、第１端部２ａの全周にわたって、溶融固化部４ａが形成されたら、第１のレーザ照射工程Ｓ２を終了する。

　本工程は、溶融部４Ａを形成する際に、第１端部２ａと第２端部３ａとの間の隙間５が断熱空間として作用するため、少なくとも溶融部４Ａの形成の初期には溶融部４Ａからの熱伝導は生じない。このため、レーザ光Ｌ１の照射エネルギーは、ほとんどが、第１端部２ａを溶融させるために用いられる。
　溶融部４Ａが第２端部３ａに溶け落ちて接触する段階では、レーザ光Ｌ１のパルス照射が終了しているため、溶融部４Ａの温度は低下しており、第２端部３ａと接触しても、まったく溶融しないか、溶融するとしてもごく表層しか溶融しない。このため、本工程において、溶融固化部４ａは、第２端部３ａに接合していない状態、または低強度の接合状態となる。

　このように、本工程では、溶融固化部４ａを第２端部３ａに接合させることを目的としていないため、図４Ｂに模式的に示すように、溶融固化部４ａの先端面４ｃが第２端部３ａと当接することは必須ではない。
　例えば、溶融固化部４ａの先端面４ｃと第２端部３ａとの間の隙間が、ある程度に狭くなっていれば、図５Ａに示すように、先端面４ｃが第２端部３ａに近接している状態でもよい。この場合、先端面４ｃと第２端部３ａとの隙間は、０．０４ｍｍ（４０μｍ）以下であることが好ましい。
　このような微小な隙間であれば、断熱効果は小さいため、後述する第２のレーザ照射工程Ｓ３において支障は生じない。

　また、本工程において、第２端部３ａと溶融固化部４ａとの間に実質的な接合状態が形成されたとしても特に問題はない。例えば、図５Ｂに示すように、先端面４ｃが第２端部３ａを厚さ方向に貫通していなければ、溶融固化部４ａの先端面４ｃが第２端部３ａの内部に進入していてもよい。
　この場合、溶融固化部４ａの大部分は、第１端部２ａが溶融して固化して形成されるが、先端面４ｃの近傍では端部３ａが溶けているため、第２端部３ａの成分との合金が形成されている。このため、溶融固化部４ａと第２端部３ａとは互いに接合された状態である。
　これは、レーザ光Ｌ１が照射領域における第１端部２ａの厚さの範囲を溶融させる程度の出力でパルス照射されているため、第２端部３ａに熱伝導しても溶融できる範囲は狭く、溶融時間も短時間だからである。
　したがって、溶融固化部４ａにおいて、第１端部２ａが隙間５をなくすかまたは低減する程度に溶融して固化されており、かつ溶融固化部４ａに合金化されていない第１端部２ａの溶融部が残っている状態であればよく、第１端部２ａのみが溶融して固化されることは必須ではない。
　先端面４ｃが第２端部３ａに進入した状態は、例えば、第１端部２ａ、第２端部３ａが初めから当接している部位（図５Ｃ参照）や、離間していても隙間５の大きさが小さい場合に発生しやすい。

　次に、第２のレーザ照射工程Ｓ３を行う。本工程は、溶融部が固化して溶融固化部が形成された後に、溶融固化部を挟んで第２板状部に向けて溶融固化部の表面にレーザ光を照射する。これにより、溶融固化部とこの溶融固化部に対向する第２板状部とを溶融させて、第１板状部の材質と第２板状部の材質の合金からなる溶接部を形成し、この溶接部を介して第１板状部と第２板状部とを接合する工程である。

　本工程では、第１のレーザ照射工程Ｓ２と同様に第１端部２ａ、第２端部３ａを互いに重ねた状態を保って、図４Ｄに示すように、レーザ光Ｌ１と同様な照射方向から、溶融固化部４ａの幅方向の中心部（溶融固化部４ａの表面の内側）にレーザ光Ｌ２を連続照射する。すなわち、レーザ光Ｌ２を溶融固化部４ａの表面の内側の領域に照射する。この時、管状部材をその中心軸線回りに回転させて、レーザ光Ｌ２を照射する。
　レーザ光Ｌ２の照射位置は、溶融固化部４ａの幅方向の正確な中心である必要はないが、第２端部３ａへの熱伝導の効率を上げるためには先端面４ｃの上方となる位置であることが好ましい。
　ここで、レーザ光Ｌ２のスポット径は、第１端部２ａ、第２端部３ａを良好な接合強度で接合するために必要な溶接部４ｂの幅の大きさから決めればよい。本実施形態では、レーザ光Ｌ２のスポット径は、一例として、レーザ光Ｌ１のスポット径よりも小さく第１端部２ａ表面に形成される溶融固化部４ａの径よりも小さい寸法に設定している。
　また、レーザ光Ｌ２の出力は、第１端部２ａ、第２端部３ａの回転速度に応じて、溶融固化部４ａおよび第２端部３ａを板厚方向に溶融できる程度の出力に設定する。
　このようなレーザ光Ｌ２の照射条件としては、例えば、上記の具体例の場合、第１端部２ａ、第２端部３ａの回転速度が４０ｒｐｍ、溶融固化部４ａの表面におけるスポット径がφ０．２ｍｍ、出力２００Ｗが好適である。

　このようにレーザ光Ｌ２の連続照射を行うとともに、第１端部２ａ、第２端部３ａが回転されることにより、レーザ光Ｌ２の照射位置が第１端部２ａ上で周方向に相対移動する。これにより、レーザ光Ｌ２によって溶融固化部４ａの中心部が線状に走査される（図４Ｃ参照）。
　この結果、溶融固化部４ａの照射部位が加熱され、溶融固化部４ａの中心部が、略スポット径の幅内で溶融して、まず溶融固化部４ａの厚さ方向に、溶融部４Ｂが形成される。
　溶融固化部４ａの先端面４ｃは、第２端部３ａに当接するかまたは近接しているため、溶融部４Ｂが、溶融固化部４ａの先端面４ｃに達すると、間もなく第２端部３ａに熱伝導し、第２端部３ａが溶融されて溶融部４Ｂが第２端部３ａ側に広がる。
　このため、レーザ光Ｌ２による照射エネルギーが溶融固化部４ａから第２端部３ａに円滑に伝搬され、溶融固化部４ａにおける溶融部４Ｂが幅方向にあまり広がることなく、第２端部３ａの溶融が進んでいく。
　このとき、溶融固化部４ａと第２端部３ａとの接触部分の近傍では、溶融固化部４ａが溶融した部分と、第２端部３ａが溶融した部分との合金が形成される。

　溶融部４Ｂの先端面４ｄが第２端部３ａにおける第１端部２ａと反対側の表面に達する頃には、レーザ光Ｌ２の照射位置が周方向に移動している。このため、溶融部４Ｂは周囲への放熱によって順次固化し、溶融固化部４ａおよび第２端部３ａの厚さ方向にわたって延びる溶接部４ｂが形成される。
　すなわち、図４Ｃに示すように、レーザ光Ｌ２の照射位置に形成される溶融部４Ｂは相対的に第１端部２ａの周方向に移動し、その後方に溶接部４ｂが連続して形成される。

　このとき、溶融固化部４ａおよび第２端部３ａが溶融して、厚さ方向に形成される溶融部４Ｂは、自重により下方に下がる傾向にある。このため、溶接部４ｂの第１端部２ａ側の表面４ｆは、溶融固化部４ａよりもわずかに凹むとともに、溶融固化部４ａの表面４ｅのうろこ模様をレーザ光Ｌ２の走査方向に平滑化する。これにより、レーザ光Ｌ２が照射された表面４ｅには、第１のレーザ照射工程Ｓ２で形成された溶融固化部４ａよりも幅狭の帯状領域に溶接部４ｂの表面４ｆが形成される。
　このようにして、レーザ光Ｌ２が溶融固化部４ａ上を一周して、溶接部４ｂが周方向の全周にわたって形成されると、第２のレーザ照射工程Ｓ３が終了する。

　以上で、第１端部２ａ、第２端部３ｂの周方向の全周にわたって接合部４が形成され、第１の管部材２、第２の管部材３が互いに接合される。
　本実施形態では、第１のレーザ照射工程Ｓ２によって溶融固化部４ａが第２端部３ａに当接または近接している状態を形成し、その後、第２のレーザ照射工程Ｓ３を行う。このように、レーザ照射を２段階に分けて行うため、レーザ溶接の不良が発生する可能性がある大きな隙間５が存在する場合であっても、第２のレーザ照射工程Ｓ３では、溶接部位では隙間５が存在しないかほとんど存在しない状態でレーザ照射が行われる。　これに対して従来技術のように、第１のレーザ照射工程Ｓ２を省略して、レーザ光Ｌ２のみによってレーザ溶接を行う場合、隙間５が大きい部位では、第１端部２ａに照射されたレーザ光Ｌ２の照射エネルギーが第２端部３ａに伝わりにくくなる。このため、第１端部２ａにおけるレーザ光Ｌ２の照射領域が溶融しても、第２端部３ａが溶融していない状態が形成される。
　この結果、溶接不良が発生する。例えば、第２端部３ａの溶融の進行が遅れて接合状態の形成が不十分になる場合や、第１端部２ａの溶融部が隙間５の間に溶け落ちて第１端部２ａに貫通孔のみが残って第２端部３ａを溶融した接合部が形成されない場合がある。
　特に、水密（液密）状態あるいは気密状態を形成することを兼ねる管部材の溶接の場合、溶接不良が一部でも発生すると、接合強度などに問題はなくても、水密（液密）状態あるいは気密状態が保たれないため、気密性が不良となる。
　本実施形態によれば、このような溶接不良を確実に防止することができる。

　本実施形態では、第１端部２ａの外方からレーザ光Ｌ１を照射するだけで、隙間５を実質的に低減した状態を形成することができる。このため、例えば、第１端部２ａ、第２端部３ａ間の隙間５を狭めるように加工精度を上げる場合に比べて作業性が向上し、製造コストも低減することができる。
　本実施形態では、第１の管部材２、第２の管部材３の形状は、第１端部２ａの側方からレーザ溶接できる形状であれば、特に制約がないため、種々の形状を有する部材間の良好なレーザ溶接が可能となる。
　例えば、特許第２８６８７５０号に記載の技術のように、管部材の内側から管径を拡径することにより管部材同士の隙間を低減する場合には、拡径するための治具を挿入できない、図１に示すように屈曲管との接合は困難である。しかし、本実施形態では、このような屈曲管との接合も容易である。

　本実施形態によれば、先端面４ｃが第２端部３ａに当接または近接することで、熱伝導が良好となる部位の上方からレーザ光Ｌ２を照射して、第２のレーザ照射工程を行う。このため、レーザ光Ｌ２の照射エネルギーが少なくとも、効率的に溶融部４Ａを形成することができる。したがって、レーザ溶接時に、第１端部２ａ、第２端部３ａに与えられる熱量を低減できる。その結果、例えば、第１の管部材２、第２の管部材３の他の部位や、第１の管部材２、第２の管部材３に組み付けられた他部材への熱の影響を低減することができる。

［第１変形例］
　次に、本実施形態の第１変形例について説明する。
　図６Ａは、本発明の第１の実施形態の第１変形例の部材接合構造を示す平面図である。図６Ｂは、図６ＡにおけるＣ－Ｃ断面図である。

　図６Ａ、図６Ｂに示すように、本変形例に係る部材接合構造である接合部１４は、上記第１の実施形態における継手管１の接合部４に代えて用いることができる。接合部１４は、上記第１の実施形態における接合部４の溶接部４ｂに代えて溶接部１４ｂを備える。

　溶接部１４ｂは、上記第１の実施形態における溶接部４ｂを、予め形成した溶融固化部４ａと同幅に形成した部分である。このため、溶接部１４ｂは、溶融固化部４ａの全部と第２端部３ａとが溶融して形成された合金からなり、溶接部１４ｂの先端面１４ｃは、第２端部３ａの第１端部２ａと反対側の表面に露出されている。
　このような接合部１４を、第１端部２ａ側から見ると、溶融固化部４ａと同幅の帯状であって周方向の全周にわたって連続して形成されており、第１端部２ａの表面から第２端部３ａ側に凹んだ滑らかな表面１４ｆが、周方向に延びている。このため、溶融固化部４ａのうろこ模様は平滑化されている。

　このような接合部１４を形成する本変形例の部材接合方法は、図３に示すように、上記第１の実施形態に係る部材接合方法と同様の部材配置工程Ｓ１および第１のレーザ照射工程Ｓ２を行う。その後、上記第１の実施形態に係る部材接合方法と略同様の第２のレーザ照射工程Ｓ１３を行う。
　以下では、上記第１の実施形態に係る部材接合方法と異なる点を中心に説明する。

　本変形例の第２のレーザ照射工程Ｓ１３は、上記第１の実施形態の第２のレーザ照射工程Ｓ３におけるレーザ光Ｌ２のスポット径を、第１のレーザ照射工程Ｓ２におけるレーザ光Ｌ１のスポット径と略同一にした点のみが、第２のレーザ照射工程Ｓ３と異なる。
　本工程では、レーザ光Ｌ２が溶融固化部４ａの全体に走査される。このため、溶融固化部４ａの全部と、溶融固化部４ａに対向する第２端部３ａとが溶融して、溶接部１４ｂが形成される。

　本変形例の接合部１４によれば、溶接部１４ｂの幅が、上記第１の実施形態の接合部４の溶接部４ｂの幅以上になるため、接合強度をより向上することができる。
　本変形例の接合部１４によれば、溶融固化部４ａのうろこ模様が均されるため、外観がより良好となる。
　また、本変形例は、レーザ光Ｌ２によって、先端面１４ｃよりも広い範囲の溶融固化部４ａを溶融させる場合の例である。

［第２変形例］
　次に、本実施形態の第２変形例について説明する。
　図７Ａは、本発明の第１の実施形態の第２変形例の部材接合構造を示す平面図である。図７Ｂは、図７ＡにおけるＤ－Ｄ断面図である。

　図７Ａ、図７Ｂに示すように、本変形例に係る部材接合構造である接合部２４は、上記第１の実施形態における継手管１の接合部４に代えて用いることができる。接合部２４は、上記第１の実施形態の接合部４の溶融固化部４ａ、溶接部４ｂに代えて、溶融固化部２４ａ、溶接部２４ｂを備える。

　溶融固化部２４ａは、上記第１の実施形態の溶融固化部４ａと同様、第１端部２ａの材質が溶融して固化することにより形成され、上記第１の実施形態の溶融固化部４ａよりも広幅の領域に形成された点のみが異なる。
　本変形例では、このような溶融固化部２４ａを、後述するように、上記第１の実施形態の溶融固化部４ａを幅方向に複数並列して設けることにより形成している。

　溶接部２４ｂは、上記第１の実施形態の溶接部４ｂと同様に、第１端部２ａおよび第２端部３ａの材質が溶融され、それぞれの成分の合金からなり、上記第１の実施形態の溶融固化部４ａに比べて広幅であることに対応して、溶接部４ｂよりも広幅に形成されている点のみが異なる。
　溶融固化部２４ａの表面２４ｅは、溶融固化部４ａの表面４ｅと同様のうろこ模様を有しており、溶接部２４ｂの表面２４ｆは、溶接部４ｂの表面４ｆと同様の平滑な凹面からなる。

　このような接合部２４を形成する本変形例の部材接合方法は、図３に示すように、上記第１の実施形態に係る部材接合方法と同様の部材配置工程Ｓ１を行い、上記第１の実施形態に係る部材接合方法と略同様の第１のレーザ照射工程Ｓ２２および第２のレーザ照射工程Ｓ２３を行う。
　以下では、上記第１の実施形態に係る部材接合方法と異なる点を中心に説明する。
　図８Ａ、図８Ｂは、本発明の第１の実施形態の第２変形例の部材接合方法の第１のレーザ照射工程の工程説明図である。図８Ｃ、図８Ｄは、本発明の第１の実施形態の第２変形例の部材接合方法の第２のレーザ照射工程の工程説明図である。図８Ａ、図８Ｃは、第１端部２ａをレーザ照射方向から見た図である。図８Ｂ、図８Ｄは、溶融固化部２４ａのレーザの照射光軸に沿う断面図である。

　本変形例の第１のレーザ照射工程Ｓ２２では、図８Ａ、図８Ｂに示すように、上記第１の実施形態における第１のレーザ照射工程Ｓ２と全く同様にして、第１端部２ａの全周にわたって、溶融固化部４ａと全く同様の単位溶融固化部２４Ａを形成する。
　次に、レーザ光Ｌ１の照射位置を、形成された単位溶融固化部２４Ａの幅方向の一方側にΔだけずらして、レーザ光Ｌ１の一部が単位溶融固化部２４Ａと重なるように設定する。続いて、上記第１の実施形態の第１のレーザ照射工程Ｓ２と同様にして、単位溶融固化部２４Ｂを形成する。
　これにより、単位溶融固化部２４Ａ、２４Ｂが、幅方向に並列することで、溶融固化部４ａに比べて広幅の溶融固化部２４ａが形成される。
　以上で、第１のレーザ照射工程Ｓ２２が終了する。

　本工程において、レーザ光Ｌ１の照射位置のずらし量Δは、レーザ光Ｌ１のスポット径以下の寸法であればよい。ただし、単位溶融固化部２４Ａの先端面４ｃと、単位溶融固化部２４Ｂの先端面４ｃとの間に第２端部３ａ上で、幅方向に隙間がなくなる寸法であると次工程における第２端部３ａの溶融が容易となるため、より好ましい。

　本工程では、２列の単位溶融固化部２４Ａ、２４Ｂによって、溶融固化部２４ａを形成する場合の例で説明したが、単位溶融固化部を３列以上並列させることで、より広幅の溶融固化部２４ａを形成してもよい。
　溶融固化部４ａによれば、レーザ光Ｌ１の照射位置のずらし量Δを変えることで、単位溶融固化部の配置ピッチを変えて溶融固化部２４ａの幅を調整してもよい。

　次に、本変形例の第２のレーザ照射工程Ｓ２３では、図８Ｃ、図８Ｄに示すように、上記第１の実施形態の第２のレーザ照射工程Ｓ３におけるレーザ光Ｌ２のスポット径を、溶融固化部２４ａの幅に合わせて変更したレーザ光Ｌ３を照射して、溶接部２４ｂを形成する点のみが第２のレーザ照射工程Ｓ３と異なる。
　上記第１の実施形態の第２のレーザ照射工程Ｓ３と略同様にして、溶接部２４ｂが形成される。これにより、接合部２４が形成されて第１端部２ａ、第２端部３ａが接合される。

　本工程におけるレーザ光Ｌ３のスポット径は、溶融固化部２４ａの幅未満であって、第１端部２ａ、第２端部３ａを良好な接合強度で接合するために必要な溶接部２４ｂの幅の大きさから決めればよい。
　レーザ光Ｌ３のスポット径を、レーザ光Ｌ１のスポット径と同一にすることも可能である。この場合、第１のレーザ照射工程Ｓ２２と第２のレーザ照射工程Ｓ２３とで同一のレーザ照射光学系を用いることができるため、例えば、レーザ照射光学系のスポット径の切替を行わなくて済み、作業効率を向上することができる。
　レーザ光Ｌ３の照射位置は、溶融固化部２４ａの表面２４ｅ上であれば、どこに照射してもよいが、溶融部からの熱伝導の効率を高めるためには、レーザ光Ｌ３の照射位置は幅方向の中心に照射することが好ましい。また、レーザ光Ｌ３の照射位置は先端面４ｃの上方の範囲に照射することがより好ましい。

　本変形例の部材接合方法によれば、単位溶融固化部を複数並列して溶融固化部２４ａを形成するため、第１のレーザ照射工程Ｓ２２におけるレーザ光Ｌ１が低出力であっても、広幅の溶融固化部２４ａを容易に形成することができる。
　このような広幅の溶融固化部２４ａを形成することにより、第２のレーザ照射工程Ｓ２３における溶融固化部２４ａから第２端部３ａへの熱伝導がより良好となるため、レーザ光Ｌ３によって溶接部２４ｂを確実かつ容易に形成することができる。
　本変形例は、レーザ光Ｌ３のスポット径を溶融固化部２４ａの幅内で適宜に設定することができるため、特に、接合強度を大きくする必要のある部材同士の接合に好適である。

［第３変形例］
　次に、本実施形態の第３変形例について説明する。
　図９Ａは、本発明の第１の実施形態の第３変形例の部材接合構造を示す平面図である。図９Ｂは、図９ＡにおけるＥ－Ｅ断面図である。

　図９Ａ、図９Ｂに示すように、本変形例に係る部材接合構造である接合部３４は、上記第１の実施形態の継手管１の接合部４に代えて用いることができる。接合部３４は、上記第１の実施形態における接合部４の溶融固化部４ａ、溶接部４ｂに代えて、溶融固化部３４ａ、溶接部３４ｂを備える。

　溶融固化部３４ａは、上記第１の実施形態における溶融固化部４ａと同様、端部２ａの材質が溶融して固化することにより形成された円錐台状の部分である。溶融固化部３４ａは、第１端部２ａ上において、第１端部２ａの周方向（図９Ａの縦方向）に離間して複数設けられている。すなわち、上記第１の実施形態の溶融固化部４ａが第１端部２ａの周方向に延びる帯状に形成されていたのに対して、周方向に沿ってドット状に断続的に形成されている点のみが異なる。
　溶融固化部３４ａの配置ピッチは一定には限定されず、場所によって変化していてもよい。本変形例では、一例として、配置ピッチを一定値Ｐとしている。

　溶接部３４ｂは、上記第１の実施形態の溶接部４ｂと同様に、第１端部２ａおよび第２端部３ａの材質が溶融され、それぞれの成分の合金からなる。溶接部３４ｂは、溶融固化部３４ａの略中心部において、溶融固化部３４ａおよび第２端部３ａの厚さ方向にわたる円錐台状に形成されている。
　このため、本変形例では、各接合部３４の間における第１端部２ａ、第２端部３ａの間には隙間５が残存している。本変形例は、第１端部２ａ、第２端部３ａの間が水密（液密）状態または気密状態にはなっていない場合の例になっている。

　このような接合部３４を形成する本変形例の部材接合方法は、図３に示すように、上記第１の実施形態に係る部材接合方法と同様の部材配置工程Ｓ１を行い、上記第１の実施形態に係る部材接合方法と略同様の第１のレーザ照射工程Ｓ３２および第２のレーザ照射工程Ｓ３３を行う。
　以下では、上記第１の実施形態に係る部材接合方法と異なる点を中心に説明する。

　本変形例の第１のレーザ照射工程Ｓ３２では、上記第１の実施形態の第１のレーザ照射工程Ｓ２におけるレーザ光Ｌ１の発光間隔を設定し、第１端部２ａ、第２端部３ａを回転させ、溶融部４Ａ（図４Ｂ参照）が回転方向に沿って断続的に形成されるように設定する。
　例えば、第１端部２ａ上における照射中心の相対移動量が、配置ピッチＰとなるようにする。
　溶融部４Ａは、放熱して固化し、溶融固化部３４ａが形成される。端部２ａ、第２端部３ａが一回転すると、第１端部２ａ、第２端部３ａの周方向にわたって、複数の溶融固化部３４ａが形成される。溶融固化部３４ａの先端面３４ｃは、上記第１の実施形態の溶融固化部４ａの先端面４ｃと同様、第２端部３ａに当接または近接している状態である。
　以上で、第１のレーザ照射工程Ｓ３２が終了する。

　次に、本変形例の第２のレーザ照射工程Ｓ３３を行う。
　本工程は、上記第１の実施形態の第２のレーザ照射工程Ｓ３では、レーザ光Ｌ２を連続照射したのに対して、照射位置が、各溶融固化部３４ａの中心部に重なる位置において、レーザ光Ｌ２をパルス照射する点が、上記第１の実施形態の第２のレーザ照射工程Ｓ３と異なる。
　レーザ光Ｌ２の照射条件は、溶融固化部３４ａおよび第２端部３ａを溶融させて、溶融固化部３４ａおよび第２端部３ａの厚さ方向にわたって溶接部３４ｂを形成するのに十分な照射エネルギーが供給できるように設定する。
　例えば、上記に示す第１端部２ａ，第２端部３ａの具体例において、第１端部２ａの表面におけるスポット径がφ０．２ｍｍ、出力がＬ１より高い７５０Ｗ、照射時間が１ｍｓ、の設定が好適である。
　このようにして、各溶融固化部３４ａの位置に溶接部３４ｂが形成される。これにより、接合部３４が形成されて第１端部２ａ、第２端部３ａが接合される。

　本変形例の部材接合方法によれば、接合部３４を周方向にわたって断続的に形成するため、第１端部２ａ、第２端部３ａの接合に水密（液密）性または気密性を要しない場合に、少ないレーザ照射量によって、接合部３４を形成することができる。
　このようなスポット状の接合では、接合部分の面積が少ないため、第１端部２ａ、第２端部３ａの間の隙間が大きいと、より溶接不良が生じやすい。しかし、本変形例では、溶融固化部３４ａを形成することにより、第１のレーザ照射工程Ｓ３２によって、隙間５がないか、またはほとんどない状態としてから、溶接部３４ｂを形成することができるため、接合不良を防止することができる。

［第２の実施形態］
　本発明の第２の実施形態に係る部材接合構造について説明する。
　図１０Ａは、本発明の第２の実施形態に係る部材接合構造を示す模式的な斜視図である。図１０Ｂは、図１０Ａにおける矢印Ｆから視た平面図である。

　上記第１の実施形態では、第１板状部および第２板状部が第１の管部材２、第２の管部材３の第１端部２ａ、第２端部３ａからなり、湾曲した板状部同士を接合した。これに対して、本実施形態に係る部材接合構造は、第１板状部および第２板状部が平板部からなる点が第１の実施形態と異なる。
　以下では、このような部材接合構造を、図１０Ａ、図１０Ｂに示す接合体４１の例で説明する。
　接合体４１は、ソケット部材４２（第１の部材）と保持板４３（第２の部材、第２板状部）とを、上記第１の実施形態と同様の接合部４を用いて接合した部材である。

　ソケット部材４２は、保持板４３に接合することで、六面体の一側面が開口した角断面の穴空間を形成し、例えば、収納部や部材係止部などとして用いるための部材である。
　ソケット部材４２は、矩形状の平板部４２ａの三辺から側板部４２ｂが延ばされた形状を有する袋状部４２ｃと、袋状部４２ｃの側板部４２ｂの端部から側方の外側に延ばされるとともに同一平面に整列されたフランジ部４２ｄ（第１板状部）とを備える。
　このため、フランジ部４２ｄは、袋状部４２ｃの三側面から外方に延ばされた板状部を構成している。
　保持板４３は、少なくともソケット部材４２のフランジ部４２ｄ全体を重ね合わせることが可能な矩形状の平板部を有する部材である。

　ソケット部材４２は、図１０Ｂに示すように、そのフランジ部４２ｄが保持板４３に重ねられた状態で、フランジ部４２ｄと保持板４３との厚さ方向にわたって形成された接合部４によって接合されている。
　本実施形態の接合部４は、フランジ部４２ｄの幅方向の中間部においてソケット部材４２の側板部４２ｂに沿って連続するように、帯状の溶融固化部４ａが形成されている。
　そして、この溶融固化部４ａの中心部において同様の帯状に形成されるとともに溶融固化部４ａおよび保持板４３の厚さ方向に延びる溶接部４ｂが形成されている。
　このため、接合部４は、袋状部４２ｃの開口を除く三方の外周部を水密（液密）状態または気密状態となるように接合している。

　このような接合部４は、上記第１の実施形態に係る部材接合方法と略同様にして形成することができる。
　以下、上記第１の実施形態と異なる点を中心に説明する。

　本実施形態における部材配置工程Ｓ１では、保持板４３上にフランジ部４２ｄが重なるように、ソケット部材４２を配置し、図示略のレーザ照射装置に対して水平面内を平行移動可能な図示略の移動ステージに保持する。
　本実施形態の第１のレーザ照射工程Ｓ２では、レーザ光Ｌ１の照射条件をフランジ部４２ｄ、保持板４３の材質、板厚等に対応して適宜変更する。そして、フランジ部４２ｄの上方から鉛直下向きにレーザ光Ｌ１をパルス照射する。これと同時に、移動ステージによって、レーザ光Ｌ１のフランジ部４２ｄに対する照射位置を相対移動させ、側面部４２ｂに沿う方向にレーザ光Ｌ１を走査する。
　本実施形態の第２のレーザ照射工程Ｓ３では、レーザ光Ｌ２の照射条件を、レーザ光Ｌ１と同様に適宜変更し、溶融固化部４ａの上方から鉛直下向きにレーザ光Ｌ２を連続照射する。これと同時に、移動ステージによって、レーザ光Ｌ２の溶融固化部４ａに対する照射位置を相対移動させ、溶融固化部４ａの中心線に沿う方向にレーザ光Ｌ２を走査する。
　このようにして、接合部４が形成され、ソケット部材４２が保持板４３に接合される。

　本実施形態によれば、上記第１の実施形態と同様、レーザ溶接する部材同士の間に隙間が生じやすい場合にも、容易に、溶接不良を防止できる。

　上記の各実施形態および各変形例の説明では、第１のレーザ照射工程、第２のレーザ照射工程において、レーザ光の位置を固定し、第１板状部および第２板状部を移動することにより、レーザ光の照射位置を相対移動させる場合の例で説明した。しかし、第１板状部および第２板状部の位置を固定して、レーザ光を移動させる相対移動を行ってもよい。また、第１板状部および第２板状部と、レーザ光との両方を移動させるようにしてもよい。

　上記の各実施形態および各変形例の説明では、溶接部が第２板状部の厚さ方向の全体にわたって形成されるように、溶接部の先端面が第２板状部の表面に露出する場合の例で説明した。しかし、溶接部の先端面が第２板状部の表面に露出することは必須ではない。
　必要な接合強度が得られれば、溶接部の先端面は、第２板状部の内部にとどまっていてもよい。

　上記第２の実施形態の説明では、ソケット部材４２のフランジ部４２ｄを第１板状部、保持板４３を第２板状部として、接合部４を形成する場合の例で説明した。しかし、第１板状部は、レーザ光を照射しやすい方の部材を適宜選択することができる。
　例えば、第２実施形態の場合、ソケット部材４２のフランジ部４２ｄを第２板状部、保持板４３を第１板状部として、接合部４を形成してもよい。

　上記の各実施形態および各変形例の説明では、レーザ光の照射条件を一定にして、第１のレーザ照射工程、第２のレーザ照射工程を行う場合の例で説明したが、レーザ光の照射条件は、場所によって変化させてもよい。
　例えば、第１板状部、第２板状部の厚さやそれらの隙間の大きさが場所によって変化していることが予め知られている場合に、走査位置ごとにレーザ光の照射条件を変えることで、より良好なレーザ溶接が可能となる。
　例えば、もともと隙間が狭い部位では、溶融固化部によって隙間をなくしたり、低減したりする必要がないため、低出力のレーザ照射が可能である。
　例えば、もともと隙間が広い部位では、第１のレーザ照射工程において、溶融固化部４ａを狭い領域で溶融させても第２板状部に溶融部が達する前に第１板状部に穴があく可能性がある。このような部位では、レーザ光の照射範囲を広げると、第１板状部に穴があく前に溶融部を第２板状部に当接させることが可能となる。

　上記の各実施形態および各変形例の説明では、第１のレーザ照射工程において溶融固化部の全部を形成した後、第２のレーザ照射工程において溶接部を形成する場合の例で説明した。しかし、それぞれの工程で照射するレーザ光の照射タイミングをずらすことにより、溶融固化部の一部が形成された後、溶融固化部が形成された部位から、順次、第２のレーザ照射工程を行う。これにより、異なる部位で、第１のレーザ照射工程、第２のレーザ照射工程を並行して実施してもよい。この時、第１のレーザ照射工程と第２のレーザ照射工程とは、同じ速度で溶接が行なわれるため、設定された速度に適したレーザ光の照射条件が設定される。
　例えば、上記第１の実施形態において、レーザ光Ｌ１、Ｌ２を照射する２つのレーザ光源を離間して配置し、第１端部２ａ、第２端部３ａを一回転させる間に、溶融固化部４ａ、溶接部４ｂを形成してもよい。
　この方法によれば、溶融固化部４ａの温度低下がより少ない状態で、第２のレーザ照射工程Ｓ３を行うことができる。このため、レーザ光Ｌ２の照射エネルギーを一層低減することが可能である。

　以上、図面を参照して本発明の実施形態について詳述してきたが、具体的な構成は上記の実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。さらに、各実施形態で示した構成のそれぞれを適宜組み合わせて利用できることは、言うまでもない。この他、本発明は前述した説明によって限定されることはなく、添付のクレームの範囲によってのみ限定される。

　上記部材接合方法、部材接合構造、および継手管によれば、レーザ溶接する部材同士の間に隙間が生じやすい場合にも、容易に、溶接不良を防止できる方法を提供でき、部材同士の間に隙間が生じにくい、部材接合構造、および継手管を提供することができる。

１　継手管
２　第１の管部材（第１の部材）
２ａ　第１端部（第１板状部）
３　第２の管部材（第２の部材）
３ａ　第２端部（第２板状部）
４、１４、２４、３４　接合部（部材接合構造）
４ａ、２４ａ、３４ａ　溶融固化部
４Ａ、４Ｂ　溶融部
４ｂ、１４ｂ、２４ｂ、３４ｂ　溶接部
５　隙間
２４Ａ、２４Ｂ　単位溶融固化部
４１　接合体
４２　ソケット部材（第１の部材）
４２ｄ　フランジ部（第１板状部）
４３　保持板（第２の部材、第２板状部）
Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３　レーザ光
Ｓ１　部材配置工程
Ｓ２、Ｓ２２、Ｓ３２　第１のレーザ照射工程
Ｓ３、Ｓ２３、Ｓ３３　第２のレーザ照射工程

Claims

　第１の部材の第１板状部と第２の部材の第２板状部とをレーザ溶接によって接合する部材接合方法であって、
　前記第１板状部と前記第２板状部とが厚さ方向に重なるように、前記第１の部材と前記第２の部材とを配置する部材配置工程と、
　前記第２板状部と重なる領域における前記第１板状部にレーザ光を照射することにより、前記第１板状部がその厚さ方向にわたって溶融する溶融部を形成する第１のレーザ照射工程と、
　前記溶融部が固化して溶融固化部が形成された後に、前記溶融固化部を挟んで前記第２板状部に向けて前記溶融固化部の表面にレーザ光を照射して、前記溶融固化部と前記溶融固化部に対向する前記第２板状部とを溶融させて、前記第１板状部の材質と前記第２板状部の材質との合金からなる溶接部を形成し、前記溶接部を介して前記第１板状部と前記第２板状部とを接合する第２のレーザ照射工程と、を備える部材接合方法。
　前記第１のレーザ照射工程では、前記レーザ光をパルス照射し、
　前記第２のレーザ照射工程では、前記レーザ光を連続照射する請求項１に記載の部材接合方法。
　前記第１のレーザ照射工程では、前記溶融部が帯状に連なって形成されるように、前記レーザ光の照射位置を前記第１板状部に対して相対移動する請求項１または２に記載の部材接合方法。
　前記第２のレーザ照射工程では、前記レーザ光を、前記溶融固化部の表面の内側の領域に照射する請求項１に記載の部材接合方法。
　前記第１板状部および前記第２板状部は管状に形成され、
　前記部材配置工程では、前記第１板状部の内部に第２板状部を挿入して配置する請求項１に記載の部材接合方法。
　前記第１のレーザ照射工程では、前記溶融部を前記第１板状部の全周にわたって連続するように形成し、
　前記第２のレーザ照射工程では、前記溶接部を前記第１板状部および前記第２板状部の全周にわたって連続するように形成する請求項５に記載の部材接合方法。
　第１の部材の第１板状部と第２の部材の第２板状部とを重ねて配置し、レーザ溶接によって接合した部材接合構造であって、
　前記第１板状部の材質と前記第２板状部の材質との合金からなり、前記第１板状部と前記第２板状部とが重なった領域において厚さ方向にわたって形成された溶接部と、
　前記溶接部に隣接する領域において、前記第１板状部が溶融して固化することにより形成された溶融固化部と、を備える部材接合構造。
　前記溶接部は、前記第１板状部側の端部の表面が、前記溶融固化部の表面よりも凹んでいる請求項７に記載の部材接合構造。
　第１の管部材の内部に第２の管部材を挿入し、前記第１の管部材と前記第２の管部材とが径方向に重なる部位においてレーザ溶接によって接合した継手管であって、
　前記第１の管部材の材質と前記第２の管部材の材質との合金からなり、前記第１の管部材と前記第２の管部材とが重なった領域において厚さ方向にわたって形成された溶接部と、
　前記溶接部に隣接する領域において、前記第１の管部材が溶融して固化することにより形成された溶融固化部と、を備える継手管。